La Atmósfera

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La Atmósfera

La Atmósfera

La aviación se desarrolla en la atmósfera terrestre, concretamente, en una de sus capas.  Es el elemento donde se mueven los aviones, el espacio natural de los mismos.

La definición más generalizada acerca de la Atmósfera, es que es la capa gaseosa que envuelve la Tierra.

El aire es una mezcla de elementos y combinaciones químicas que no reaccionan entre sí.

Está compuesta por el 78% de Nitrógeno y un 21% de Oxígeno.

El resto está integrado por pequeñas cantidades, que en la siguiente representación se especifican:

La mayoría de estos elementos tienen una gran influencia en cuanto se refiere a la estabilización del clima, en la vida, y en definitiva, en la salud.

Por ejemplo, el Nitrógeno aporta la cantidad suficiente al suelo, para que éste sea fértil; el Anhídrido Carbónico y el Ozono, regulan el balance calorífico atmosférico y el espectro de radiación que llega a la superficie terrestre, los humos de las fábricas, a veces afectan a la visibilidad y constituyen núcleos de condensación para la formación de nubes y lluvia.

La composición del aire es invariable hasta los 70 Kms. de altitud.

Troposfera
Se extiende desde la superficie de la Tierra hasta unos 13 Kms. de altitud. Sobre el Ecuador alcanza los 16 Kms. descendiendo en los Polos hasta 7 u 8 Kms.

La Tropopausa
Es más alta en Verano que en Invierno, siendo ésta, la capa que separa la Troposfera de la Estratosfera.
Esto es debido a que como las capas se definen de acuerdo con el comportamiento de la temperatura, en verano es necesario ascender más para alcanzar la capa donde se produce la inversión de temperatura, es decir, en la Tropopausa.
Como en la Troposfera se encuentra el mayor contenido en vapor de agua, que al condensarse origina la formación de nubes, es la capa donde más fenómenos meteorológicos se producen.
La temperatura disminuye en dicha capa a razón de 6,52C cada 1000 metros de altitud, o 2ºC por cada 1000”, siendo
éste, el gradiente vertical de temperatura.
En la Tropopausa, a 45º de latitud, la temperatura es de -55ºC (218 ºK), a una altitud que varía alrededor de los 11 Kms.

Estratosfera
Se encuentra encima de la Tropopausa, cuya temperatura se mantiene casi constante.
La agitación del aire disminuye, por lo que el vuelo en esta capa es mucho más tranquilo.
Como decíamos antes, en la Tropopausa se produce la inversión de temperatura, es decir, deja de disminuir hasta esos 11 Kms. aproximadamente, donde permanece casi constante, precisamente donde no hay posibilidad de que haya vapor de agua, y por lo tanto, de que se forme algún tipo de nube.

Por eso, las aeronaves comerciales buscan la tranquilidad de la Estratosfera para viajar.
Está limitada superiormente por la Estratopausa, que es la capa de separación entre la Estratosfera y la Mesosfera, a unos 25 Kms. de altitud.

Mesosfera
Se caracteriza por su “capa caliente” de 0°C (273°K) a unos 50 Kms. de altitud. A este máximo de temperatura se le llama capa caliente porque más abajo la temperatura ha permanecido casi constante a unos -56°C, y luego, ha ascendido a 0°C.
A unos 80 K ms de altitud se encuentra la Mesopausa (cuyos valores de temperatura alcanzan -80°C y -110°C), o capa que separa la Mesosfera de la Termosfera.

Termosfera
Caracterizada por el aumento continúo de la temperatura, que alcanza los 500°C a unos 500 Kms de altitud.
La capa de transición entre la Termosfera y la Exosfera se denomina Termopausa.

Exosfera
Es el límite de la atmósfera y se define, no por el cambio o comportamiento que sufre la temperatura, sino por la disminución progresiva de la cantidad de las moléculas de aire, o densidad, hasta que se hace cero. El problema es que no se ha podido definir una altura o altitud en la que esto ocurra, ya que los cohetes y satélites que el hombre lanza al espacio, no permanecen el tiempo suficiente en dicha capa para poder estudiarla con detenimiento.

Habría que destacar otras dos capas de vital importancia, como son la Ozonosfera y la Ionosfera.
La primera está situada entre los 12 Kms y 28 Kms de altitud, apareciendo su máximo de concentración hacia los 20
Kms.

La Ozonosfera se forma por la incidencia sobre las moléculas de aire de los rayos ultravioleta del Sol.
Estos rayos disocian las moléculas de aire separando el oxigeno que contienen.En determinadas circunstancias, las partículas de oxigeno (O) se asocian con las moléculas de oxigeno (O2), formando el ozono (O3).

Por la noche, cuando los rayos ultravioleta desaparecen por no estar presente la luz solar, la radiación infrarroja procedente del suelo de la Tierra disocian las moléculas de ozono en partículas de oxigeno, y se vuelven a formar las moléculas de oxigeno que componen, junto con los demás elementos, el aire.

El cielo es azul por la presencia de la capa de ozono. Si por el día no se formase, el cielo lo veríamos de color negro, pero con luz, como ocurre estando en la Luna. Lo malo sería que recibiríamos una gran cantidad de radiación solar y la vida sería prácticamente imposible.

La Ionosfera está compuesta por capas de electrones libres perfectamente estratificados, que afectan de manera importante a la propagación de las ondas electromagnéticas de los equipos de radio. Estas ondas experimentan una reflexión en la alta atmósfera, desde los 80 Kms. hasta los 430 Kms. de altitud aproximadamente, y vuelven después
a la superficie en forma de eco, creándose en ocasiones ciertas zonas de silencio en regiones situadas entre el eco y la emisora.

Al igual que la Ozonosfera, la formación de la Ionosfera se debe a la incidencia de los rayos ultravioleta provenientes del Sol sobre los átomos que componen el aire de la atmósfera.

Estos rayos separan los electrones de la última capa de los átomos, llamándose libres por estar libres del átomo. Por la noche, los rayos infrarrojos destruyen la mayoría de las capas de electrones libres, volviendo éstos a los átomos, repitiéndose el ciclo constantemente.
Por esta razón, las transmisiones de radio son más efectivas por la noche que durante el día.

Medición de la temperatura.

Debido a la difícil tarea de graduar la temperatura cuando no se tenía una base de dicho experimento, se recurrió a ver qué pasaba cuando al calentarse o al enfriarse unos cuerpos determinados, éstos se dilataban o se contraían. Después de algunos experimentos medianamente con éxito, se recurrió al mercurio como elemento más idóneo.

El termómetro consiste en un tubo de cristal graduado donde se encuentra encerrado el mercurio (Hg), con el que se
mide la temperatura. Celsius, marcó el 0 a la temperatura del hielo fundente y 100 a la de ebullición del agua, y dividió el intervalo entre estos dos puntos en cien partes iguales, de las cuales, cada una de ellas se llama grado centígrado o de Celsius, llamándose a la escala, centígrada.

Fahrenheit inventó otra escala, donde el punto de fusión del hielo está a 32°F y el de ebullición del agua a 212°F, de manera que el intervalo entre ambos es de 180°F.

La escala más utilizad a hoy es la centígrada, realizándose la conversión de una a otra de la siguiente forma:

  • ºC = 5/9 (ºF-32)
  • ºF = 9/5 (ºC+32)

Transferencia de calor.

La transferencia de calor de un cuerpo a otro se realiza mediante:

  • RADIACIÓN.
  • – CONDUCCIÓN.
  • – CONVECCIÓN.

La Radiación

Se produce cuando el calor es transmitido por medio de ondas electromagnéticas, como por ejemplo, el calor que recibimos del Sol durante el día, o cuando acercamos la mano a una bombilla y ésta nos transfiere calor.

La radiación es la forma de propagación del calor más extendida, quiere decir esto, que todos los cuerpos pueden recibir y emitir calor por este modo. La velocidad de propagación es igual a la de la luz.

En el vacío sólo es posible este medio de propagación.

Cuando el calor radiado de esta forma se topa con un cuerpo en su trayectoria, parte de la energía es absorbida por éste y la transforma en calor, elevándose la temperatura hasta que el cuerpo acaba emitiendo tanta energía como ha absorbido.
A esta operación, se le llama equilibrio de radiación y a temperatura del cuerpo en dicho estado, temperatura de radiación.

La conducción.

Es cuando el calor se transmite de un cuerpo a otro por contacto directo.

Si cogemos por un extremo una varilla y el otro extremo lo acercamos a una llama, llegará un momento en que tendremos que soltar la varilla debido a la transmisión del calor de la llama de un extremo al otro de la varilla.
No todos los cuerpos son iguales en cuanto a la transmisión de calor por conducción.

Los metales son buenos conductores, mientras que los gases, entre ellos el aire, son malos conductores de calor.
La convección.

Es cuando se transmite el calor por desplazamiento del cuerpo caliente.

Por ejemplo, el aire, que habíamos quedado que es un mal conductor del calor, puede transportarlo por convección, al moverse desde unas regiones más calientes a otras más frías.

 

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