La Atmósfera – Meteorología

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La Atmósfera – Meteorología

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Concepto.
La atmósfera es la capa gaseosa que envuelve a la Tierra. Está constituida por una mezcla de gases (el aire). La atmósfera terrestre presenta en su composición oxígeno, tiene además CO2 (necesario para la fotosíntesis) y vapor de agua, que al condensarse podrá dar lugar a precipitaciones y por tanto suministrar agua dulce. La atmósfera regula las radiaciones y la temperatura procedente del Sol. Hace de filtro que evita la llegada de determinadas radiaciones a la superficie y permite que en la superficie de la Tierra haya una determinada temperatura compatible con la existencia de vida.

Como consecuencia de la compresibilidad de los gases y de la atracción gravitatoria terrestre, la mayor parte de la masa de la atmósfera se encuentra comprimida cerca de la superficie del planeta, de tal manera que en los primeros 15 Km se encuentra el 95% del total de su masa. Sin embargo, las proporciones de los diferentes gases, lo que coloquialmente se conoce como aire, se mantienen casi inalterables hasta los 80-100 Km. de altitud (homosfera), el resto tienen una composición más variable (heterosfera).

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El límite superior de la atmósfera se estima alrededor de los 10.000 Km de altura donde la concentración de gases es tan baja (prácticamente despreciable) que se asemeja a la del espacio exterior, aunque algunos autores ponen el límite en 30.000, otros 40.000
Además de los gases, en la composición de la atmósfera también aparecen líquidos (agua líquida en las nubes) y sólidos como polen, esporas, polvo, microorganismos, sales, cenizas y agua sólida en las nubes formando minúsculos cristales de hielo.

Capas de la atmósfera

Utilizando como criterio la temperatura y sus variaciones con respecto a la altitud, la atmósfera se puede dividir en una serie de capas horizontales, que de abajo a arriba son las siguientes:

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Funciones de la atmósfera.

La atmósfera ejerce una función reguladora de la temperatura ya que retiene parte de la radiación solar, y además actúa como filtro de determinadas radiaciones electromagnéticas emitidas por el Sol, reduciendo sus efectos perjudiciales.

La atmósfera terrestre solo permite el paso de la radiación de ciertas longitudes de onda y reduce el paso de otras. Ciertos gases de la atmósfera, como el ozono, el dióxido de carbono y el vapor de agua absorben radiación solar. Aproximadamente un 18% de la energía que se acerca a la Tierra procedente del Sol es absorbida directamente por gases como el ozono y el vapor de agua. Si la capa de nubes es bastante gruesa y cerrada constituye una barrera para que llegue hasta la superficie la radiación procedente del Sol. Además de los factores aludidos anteriormente en relación con la insolación recibida en superficie podemos citar otros como la latitud, la inclinación del eje de la Tierra, el efecto de la tierra y el mar, la topografía y la orientación. La cantidad de radiación solar incidente que es reflejada, por las nubes, el mar, la tierra, el hielo, la nieve, etc., constituye el albedo.

Función protectora: la atmósfera como filtro protector (acción de la Ionosfera y Estratosfera.

La atmósfera presenta diferentes gradientes de temperatura en sus diferentes capas. Esto es debido a que absorbe de manera selectiva las radiaciones de diferentes longitudes de onda que nos llegan del Sol.

En la ionosfera se absorben las radiaciones de onda corta y alta energía (rayos X, rayos gamma y parte de la radiación ultravioleta, todas ellas muy perjudiciales para la vida); y en la ozonosfera, gran parte de la radiación ultravioleta. Curiosidad: Al entrar en la troposfera ya se ha absorbido toda la radiación del espectro electromagnético menor de 290 micras de longitud de onda y la composición es 9% ultravioleta, 41% visible y 50% infrarroja. Las radiaciones correspondientes al espectro visible atraviesan la atmósfera y alcanzan la superficie terrestre, de donde se deduce que la atmósfera es casi transparente a dichas radiaciones y no experimenta un calentamiento apreciable al ser atravesada por las mismas. No ocurre así con las radiaciones infrarrojas y las de menor energía, que son absorbidas por el CO2 y el vapor de agua atmosféricos y que ocasionan un aumento de la temperatura.

La atmósfera como filtro protector. La capa de ozono.

Las radiaciones solares pueden ser de onda corta (rayos X, gamma y ultravioleta), media (radiación visible) y larga (radiación infrarroja).
Las diferentes radiaciones, al atravesar las capas de la atmósfera sufren los siguientes procesos:

  • Radiaciones de onda corta, rayos X, rayos gamma y rayos UV de onda corta: este tipo de radiaciones son absorbidas en la ionosfera por las moléculas de oxígeno y nitrógeno, y no pueden seguir avanzando, provocando en esta capa su ionización y un aumento de temperatura.
  • Radiaciones UV de onda más larga: penetran hasta la estratosfera, y allí la capa de ozono filtra y retiene gran parte de estas radiaciones, aunque otra parte llega a la superficie terrestre.
  • Radiaciones del espectro visible: están situadas en la zona intermedia del espectro, penetran en todas las capas y llegan a la superficie terrestre, donde juegan un papel muy importante en la fotosíntesis.
  • Radiación infrarroja: penetra hasta la troposfera, donde es absorbida por los gases de efecto invernadero, que también absorben la radiación infrarroja emitida por la Tierra (radiación terrestre) y permiten mantener la temperatura media terrestre adecuada para la vida.

atmosfera

Función protectora del ozono.

Los rayos ultravioleta (UV), en tiempos de exposición limitados, resultan beneficiosos, pues gracias
a ellos son posibles las mutaciones básicas necesarias para la evolución. Además, estimulan en nuestra piel los precursores de la vitamina D. En dosis elevadas originan efectos nocivos sobre los seres vivos: mutaciones, cáncer de piel, cataratas, etc,

En la franja UV, por debajo de los 400 nm, el ozono es capaz de absorber la totalidad de la radiación de menos de 280 nm (UV C) y muy poco de la comprendida entre 320 y 400 nm (UV A). La
fracción intermedia del UV, entre 280 nm y 320 nm (UV B), tiene efectos muy nocivos sobre la materia viva entre los que destaca su acción mutágena. En el hombre se ha demostrado el aumento de cáncer de piel debido al incremento de la proporción de radiación en ese intervalo de longitud de onda. La concentración de ozono es importante para regular la absorción, precisamente entre esos valores de longitud de onda.

Función reguladora del clima por la atmósfera: variaciones del albedo, efecto invernadero y circulación general del aire.

La atmósfera por el día refleja (albedo) y absorbe parte de la radiación solar, evitando el sobrecalentamiento de la superficie del planeta. También absorbe parte de la radiación infrarroja que emite la superficie, evitando que se enfríe bruscamente por la noche ya que parte de ese calor vuelve a la Tierra como contrarradiación (efecto invernadero), y por último, la circulación del aire tiende a compensar los desequilibrios de temperatura originados por la diferente insolación en distintas zonas del planeta.

Concretando:
Albedo: de toda la radiación visible incidente que llega a la parte baja de la atmósfera (troposfera), una parte (normalmente un 30%) es reflejada por las nubes, polvo, hielo, nieve, y la superficie terrestre como el suelo desprovisto de vegetación y constituye el denominado albedo. Un incremento del albedo produce un enfriamiento. Curiosidad: el albedo oscila entre el 5 y 10% en los mares, entre el 60 y 85% en superficies nevadas y hielo, 10-15% en los bosques y 30-50% en los desiertos.

Efecto invernadero: parte de la luz visible no reflejada llega al suelo y causa su calentamiento. Como consecuencia de este calentamiento se produce lentamente una posterior radiación de calor (radiación infrarroja) desde el suelo hacia la atmósfera, que produce su calentamiento al ser absorbida por el CO2 y el vapor de agua entre otros componentes atmosféricos calentando la atmósfera. Éste es el fenómeno llamado efecto invernadero, que es aumentado por la contrarradiación ya que parte de esta radiación absorbida es devuelta a la superficie.

Circulación general del aire: la circulación general de la atmósfera redistribuye la energía solar que llega a la Tierra, disminuyendo las diferencias de temperatura entre el ecuador y las latitudes más altas (participa en el balance de calor con los grandes sistemas de vientos,

Bibliografía  Departamento de Biología y Geología IES La Sagra

Para saber más

Artículo   La Atmósfera.

 

One Comment so far:

  1. Marcelo Unda dice:

    Excelente Material, lo felicito

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