Composición y Estructura de la Atmósfera
La atmósfera es la capa gaseosa que rodea la Tierra, formada por la desgasificación que sufrió en la primera etapa de su formación. Esta capa está unida al planeta por la gravedad.
Composición
Los componentes de la atmósfera se encuentran concentrados cerca de la superficie, comprimidos por la acción de la gravedad. Al aumentar la altura, la densidad de la atmósfera disminuye con gran rapidez. Los gases mayoritarios son:
- Nitrógeno: 78%
- Oxígeno: 23%
- Argón: 1%
- CO2: 0.4%
Estructura
La composición química de la atmósfera es uniforme, una mezcla homogénea de gases a la que llamamos homosfera. En el límite superior de la homosfera, los gases no están distribuidos de forma homogénea, formando una serie de capas que llamamos heterosfera.
Capas de la Atmósfera:
- Troposfera: Es la capa más cercana a la superficie terrestre y contiene la mayor masa de la atmósfera. Aquí ocurren la mayoría de los fenómenos meteorológicos. Esta capa termina en su límite superior, la tropopausa, a unos 10 a 12 km de altura.
- Estratosfera: Se extiende desde la tropopausa hasta los 60 km de altura, donde se encuentra su límite, la estratopausa. En esta capa, la temperatura aumenta de forma suave y luego rápida hasta llegar a los 0 grados. Entre los 15 y los 30 km de altura encontramos la ozonosfera, donde hay una gran concentración de ozono.
- Mesosfera: Se extiende desde la estratosfera hasta los 80-90 km de altitud, donde se encuentra su límite, la mesopausa. La temperatura disminuye hasta los -70°C.
- Termosfera: Llamada así porque su temperatura aumenta hasta los 1000 grados debido a la absorción de radiación solar por los gases que la forman. Su límite superior es la termopausa, que se encuentra a unos 600 km de altura.
- Exosfera: Es la última capa de la atmósfera y se extiende desde los 600 km hasta un límite no definido que suele situarse a los 10,000 km de altura.
Efecto Protector de la Ionosfera y la Ozonosfera
La atmósfera absorbe parte de la radiación solar que llega al planeta, protegiendo a los seres vivos de las radiaciones perjudiciales. Las capas de la atmósfera funcionan como filtros:
- Ionosfera: Absorbe la radiación electromagnética de onda corta: rayos X, rayos gamma y parte de los ultravioleta. La ionización del hidrógeno y el nitrógeno absorbe estas radiaciones y provoca el aumento de temperatura de la capa.
- Ozonosfera: Contiene la mayor parte del ozono atmosférico, responsable de la absorción de la radiación ultravioleta, lo que aumenta la temperatura de esta capa. El ozono estratosférico se forma y se destruye continuamente, variando su concentración en función de la radiación solar y las estaciones del año.
El Efecto Invernadero: Función Reguladora de la Atmósfera
El efecto invernadero se origina en los primeros 12 km de la atmósfera por la presencia de gases como: vapor de agua (H2O), dióxido de carbono (CO2), metano (CH4) y óxido nitroso (N2O). Estos gases permiten el paso de la radiación visible del Sol, pero no de la radiación infrarroja emitida por la superficie terrestre, calentada por el Sol. La radiación infrarroja, al no poder salir al espacio, es absorbida por estos gases, incrementando la temperatura de la atmósfera.
Balance Energético de la Radiación Solar
Radiación Solar Entrante
La radiación solar que llega a la atmósfera puede ser dispersada, reflejada o absorbida por sus componentes.
- Reflexión: El albedo es la energía solar que llega a la atmósfera y es reflejada al espacio.
- Dispersión: La radiación solar viaja en línea recta, pero los gases y las partículas en la atmósfera pueden desviar esta energía, a lo que llamamos dispersión.
- Absorción: Un 18% de la energía solar incidente es absorbida por la atmósfera, aumentando su temperatura. Esta energía absorbida se emite posteriormente en forma de radiación térmica de onda larga.
Radiación Solar Saliente
Esta es la radiación emitida por la superficie terrestre, y es mucho menor que la radiación solar entrante. La energía solar directa no es un efectivo calentador de la atmósfera, sino que ésta es calentada principalmente por la radiación infrarroja emitida desde la Tierra.
Los Contaminantes Atmosféricos Más Frecuentes
Un contaminante atmosférico es una sustancia o compuesto que se encuentra en el aire en concentraciones que pueden causar daños o molestias a los seres vivos.
Según su origen:
- Naturales: Provienen de focos naturales como volcanes o incendios forestales.
- Antropogénicos: Provienen de actividades humanas.
Según su naturaleza:
Químicos:
- Primarios: Proceden directamente de las fuentes de emisión.
- Secundarios: Se forman por la interacción química de los contaminantes primarios con los compuestos habituales de la atmósfera, como el vapor de agua y la radiación solar.
Físicos:
- Radiaciones ionizantes: Rayos gamma o rayos X.
- Radiaciones no ionizantes: Rayos UV.
- Ruido.
Smog
Es un fenómeno de contaminación atmosférica típico en áreas urbanas. Se caracteriza por la formación de niebla con sustancias nocivas.
Smog clásico:
Formado por una nube de aerosoles debido a las emisiones de humo y óxidos de azufre generados por la combustión de carbón y otros combustibles fósiles.
Smog fotoquímico:
Se forma en situaciones anticiclónicas con mínima dispersión de los contaminantes y con fuerte insolación. La radiación solar provoca reacciones fotoquímicas entre los contaminantes presentes y el oxígeno atmosférico, dando lugar a contaminantes secundarios muy oxidantes.
Isla de Calor
Se presenta en zonas donde predomina el cemento y la edificación en altura. Son centros urbanos que modifican la circulación atmosférica, creando una masa de aire caliente ascendente en el centro de la ciudad y masas de aire frío descendente en la periferia.
Factores que contribuyen a las islas de calor:
- Presencia de estructuras como edificios, falta de vegetación, calles estrechas, techos y superficies oscuras que absorben y irradian calor.
- Aumento de zonas industriales y del tráfico de automóviles, que emiten gases de efecto invernadero, contribuyendo a aumentar el problema.
Medidas correctoras para las islas de calor:
- Aumentar las zonas verdes.
- Utilizar materiales de construcción de colores claros en techos y pavimentos.
- Crear jardines en techos y azoteas.