La Atmosfera
La atmósfera es la envoltura gaseosa que rodea a algún astro. En nuestro sistema solar solo 7 planetas y una luna tienen una atmósfera digna de consideración: la Tierra, Marte, Venus, Júpiter, Saturno, Urano, Neptuno y Titán, la luna mayor de Saturno. El que un planeta tenga una atmósfera es necesario para poder albergar vida; sin embargo no es suficiente, la atmósfera de Venus es hostil a la formación de vida, ya que propicia temperaturas de 500 grados centígrados y presiones 90 veces mayores que las de nuestra atmósfera. Por otro lado, la presión de la atmósfera de Marte es menos del 1% de la terrestre, al parecer demasiado tenue para sostener vida macroscópica. La Tierra es el único planeta que conocemos, con una atmósfera que permite la existencia de agua en sus tres estados: líquido, sólido y gaseoso. Esto se debe en parte a que la distancia del la Tierra al Sol es la apropiada y en parte a que la Tierra tiene la masa idónea para tener una atmósfera adecuada. En contraste, la Luna, que se halla practicamente a la misma distancia del Sol, es demasiado pequeña y su atracción gravitacional no es suficiente para que tenga una atmósfera apreciable.
Las atmósferas de Venus y Marte están compuestas principalemente de dióxido de carbono, mientras que la de Júpiter y los demás planetas gigantes contienen principalmente hidrógeno. La atmósfera de la Tierra es única también en su composición química: 78% nitrógeno, 21% oxígeno, 1% argón y entre 0 y 2% vapor de agua.
La atmósfera que rodea al planeta Tierra nos protege impidiendo la entrada de radiaciones peligrosas del sol. La atmósfera es una mezcla de gases que se extiende algunos miles de kilómetros haciendose tenue hasta alcanzar el medio interplanetario.
La mayor parte de la atmósfera, un 85% de su masa, está contenida en su capa inferior, de unos 10 a 15 kilómetros de grosor, denominada la tropósfera. Es en la tropósfera donde se da la vida, donde está contenida la mayor parte del vapor de agua y donde se dan los fenómenos metereológicos, es decir los ciclos de evaporación y precipitación de agua.
Por sus dimensiones la atmósfera terrestre es en realidad una parte muy pequeña del plantea: está formada por una millonésima parte de la materia de la Tierra. Incluso los océanos tienen unas 700 veces mas masa que la atmósfera. Y sin embargo, de no existir esta atmósfera no podría haber vida en nuestro planeta.
Los cientificos creen que esta no ha sido siempre la composición de la atmosfera, hace miles de millones de años. la atmósfera original de la Tierra era mucho mas densa y estaba constituida principalmente por vapor de agua, dióxido de carbono (gas del efecto invernadero) y un poco de nitrógeno. Al enfriarse la Tierra la mayor parte del vapor de agua pasó a formar los océanos. El dióxido de carbono fué absorbido por los océanos y posteriormente se depositó en rocas. El nitrógeno, al ser un gas que reacciona muy poco qímicamente, pasó a ser el constituyente principal de la atmósfera.
El oxígeno que existe en nuestra atmósfera fué y es producido por organismos como plantas y algas mediante el proceso de fotosíntesis. Al mismo tiempo estos organismos produjeron ozono. Durante 4000 millones de años la cantidad de ozono fué insuficiente para permitir vida fuera de los oceános. Gracias a la vida marina la atmósfera terrestre alcanzó, hace unos 600 millones de años, niveles de ozono suficientes para absorber la dañina luz ultravioleta y con ello permitir que se diera la vida sobre los continentes. Y así, gracias a la existencia simultánea de mares, continentes, y agua, la atmósfera eventualmente permitió que se diera la vida humana. También ahora los seres vivos siguen desempeñando un papel fundamental en el funcionamiento de la atmósfera. Las plantas y otros organismos fotosintéticos toman CO2 del aire y devuelven O2, mientras que la respiración de los animales y la quema de bosques o combustibles realiza el efecto contrario: retira O2 y devuelve CO2 a la atmósfera. De hecho la actividad humana es responsables de la emisión a la atmósfera de diferentes gases y partículas contaminantes que tienen una gran influencia en los cambios climáticos y en el funcionamiento de los ecosistemas
Los componentes de la atmósfera se encuentran concentrados cerca de la superficie, comprimidos por la atracción de la gravedad y, conforme aumenta la altura la densidad de la atmósfera disminuye con gran rapidez. En los 5,5 kilómetros más cercanos a la superficie se encuentra la mitad de la masa total y antes de los 15 kilómetros de altura está el 95% de toda la materia atmosférica.
La mezcla de gases que llamamos aire mantiene la proporción de sus distintos componentes casi invariable hasta los 80 km, aunque cada vez más enrarecido (menos denso) conforme vamos ascendiendo. A partir de los 80 km la composición se hace más variable.
Estructura
Atendiendo a diferentes características la atmósfera se divide en:
La troposfera, que abarca hasta un límite superior llamado tropopausa que se encuentra a los 9 Km en los polos y los 18 km en el ecuador. En ella se producen importantes movimientos verticales y horizontales de las masas de aire (vientos) y hay relativa abundancia de agua, por su cercanía a la hidrosfera. Por todo esto es la zona de las nubes y los fenómenos climáticos: lluvias, vientos, cambios de temperatura, etc. Es la capa de más interés para la ecología. En la troposfera la temperatura va disminuyendo conforme se va subiendo, hasta llegar a -70ºC en su límite superior.
La estratosfera comienza a partir de la tropopausa y llega hasta un límite superior llamado estratopausa que se sitúa a los 50 kilómetros de altitud. En esta capa la temperatura cambia su tendencia y va aumentando hasta llegar a ser de alrededor de 0ºC en la estratopausa. Casi no hay movimiento en dirección vertical del aire, pero los vientos horizontales llegan a alcanzar frecuentemente los 200 km/hora, lo que facilita el que cualquier sustancia que llega a la estratosfera se difunda por todo el globo con rapidez, que es lo que sucede con los CFC que destruyen el ozono. En esta parte de la atmósfera, entre los 30 y los 50 kilómetros, se encuentra el ozono que tan importante papel cumple en la absorción de las dañinas radiaciones de onda corta.
La ionosfera y la magnetosfera se encuentran a partir de la estratopausa. En ellas el aire está tan enrarecido que la densidad es muy baja. Son los lugares en donde se producen las auroras boreales y en donde se reflejan las ondas de radio, pero su funcionamiento afecta muy poco a los seres vivos.
Presión atmosférica
La presión disminuye rápidamente con la altura, pero además hay diferencias de presión entre unas zonas de la troposfera y otras que tienen gran interés desde el punto de vista climatológico. Son las denominadas zonas de altas presiones, cuando la presión reducida al nivel del mar y a 0ºC, es mayor de 1.013 milibares o zonas de bajas presiones si el valor es menor que ese número. En meteorología se trabaja con presiones reducidas al nivel del mar y a 0ºC para igualar datos que se toman a diferentes alturas y con diferentes temperaturas y poder hacer así comparaciones.
El aire se desplaza de las áreas de más presión a las de menos formándose de esta forma los vientos.
Humedad
Una masa de aire no puede contener una cantidad ilimitada de vapor de agua. Hay un límite a partir del cual el exceso de vapor se licúa en gotitas. Este límite depende de la temperatura ya que el aire caliente es capaz de contener mayor cantidad de vapor de agua que el aire frío. Así, por ejemplo, 1 metro cubico de aire a 0ºC puede llegar a contener como máximo 4,85 gramos de vapor de agua, mientras que 1 m3 de aire a 25ºC puede contener 23,05 gramos de vapor de agua.
El vapor que se encuentra en la atmósfera procede de la evaporación del agua de los océanos, de los ríos y lagos y de los suelos húmedos. Que se evapore más o menos depende de la temperatura y del nivel de saturación del aire, pues un aire cuya humedad es baja puede admitir mucho vapor de agua procedente de la evaporación, mientras que un aire próximo a la saturación ya no admitirá vapor de agua por muy elevada que sea la temperatura.
