Geología

COMPOSICIÓN Y ESTRUCTURA DE LA ATMÓSFERA

La composición de la atmósfera terrestre es relativamente sencilla; se encuentra formada mayoritariamente por nitrógeno con un volumen proporcional aproximado de 78%, y por oxígeno, con cerca del 21%. Además presenta un 0,93% de argón, 0,035%de dióxido de carbono y pequeñas cantidades de otros gases, principalmente vapor de agua, así como polvo en suspensión.
Estas proporciones son las que aparecen, de forma casi invariable, hasta los 80.000 m de altura, que es donde se sitúa el límite de superior de la homosfera, por encima de esta se encuentra una región de composición más variable que se denomina indistintamente con los términos heterosfera, ionosfera o termosfera. Ambas casas se encuentran separadas entre sí por una superficie de transición conocida como mesopausa u homopausa.
La homosfera se encuentra a su vez dividida en tres capas: troposfera, estratosfera y mesosfera.
La troposfera es la capa más cercana a la superficie y alcanza una altura media de, aproximadamente 13 km. La región formada por los primeros 3.000 o 4.000 metros se conoce como zona de perturbaciones, pues en ella tienen lugar grandes alteraciones de la atmósfera. Es aquí donde se concentra la mayor parte del vapor de agua, CO2, y polvo atmosférico,siendo también el lugar donde se producen los fenómenos meteorológicos. Hasta su límite superior se detecta un descenso constante de la temperatura de 1 °C cada 150 m.
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Estructura de la atmósfera mostrando sus distintas capas. El 95% de su masa se encuentra comprimida por su propio peso en los 15 primeros kilómetros, correspondiente en su mayor parte de a la troposfera. Por encima de ella, la estratosfera y la mesosfera completan la atmósfera uniforme u homosfera, sobre la que se extiende la heterosfera.
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La estratosfera se extiende desde el límite con la troposfera, o tropopausa, hasta cerca de los 60 km de altura. En su zona inferior la temperatura se acerca a -70 °C y continúa bajando durante algunos kilómetros más, pero a la altitud aproximada de 50 km se invierte la tendencia y la temperatura sube paulatinamente hasta alcanzar valores positivos en la zona superior. Ello es debido a la existencia de la capa de ozono u ozonosfera, que absorbe la radiación ultravioleta procedente del Sol.
La siguiente capa es la mesosfera, que se encuentra desde la estratopauta hasta los 80 km de latitud, registrándose aquí un nuevo descenso de las temperaturas.
La eterosfera recibe también los nombres de ionosfera y termosfera debido a que gran parte de del gas que la forma se encuentra ionizado por las radiaciones solares de alta energía, por eso es capaz de de absorber la radiación ultravioleta y la temperatura es muy elevada. Es en esta capa donde se producen fenómenos como las auroras boreales y la reflexión de las ondas de radio y televisión.
Resulta complejo establecer un límite superior para la atmósfera, ya que las características generales que la definen se modifican con la altura muy paulatinamente. No obstante, dicho límite podría situarse en la región en la que se verifica un claro predominio del viento solar, formado por partículas subatomicas de alta energía que interaccionan con el campo magnético terrestre. Este campo, constituidos por los llamados cinturones de Van Allen, o magnetosfera, se sitúa entre 3.200 y 22.000 km de altura.
Una de las características más importantes de la atmósfera terrestre es su capacidad para absorber de forma selectiva de diferentes radiaciones que nos llegan desde el Sol, lo que incluye de manera decisiva en que la vida pueda desarrollarse sobre la Tierra tal y como la conocemos. En la termosfera o ionosfera se absorben las radiaciones de onda corta y alta energía, especialmente los rayos X y gamma. En la ozonosfera se absorbe la radiación ultravioleta, principalmente la de mayor energía, que es también la de efectos más letales. Por su parte, el CO2, vapor de agua y otros gases de la atmósfera absorben los rayos infrarrojos, produciendo un aumento de la temperatura que, entre otras cosas, va a influir sobre la dinámica atmosférica.
La composición media de las capas inferiores de la atmósfera es bastante constante respecto a los gases principales; sin embargo, varía enormemente la cantidad de vapor de agua contenido en ella, pudiendo oscilar entre 0 y 4%.
La fuente principal de la humedad del aire es la superficie de los océanos, de donde se evapora el agua de forma constante, aunque también contribuyen a su formación los lagos, glaciares, ríos, e incluso aunque en menor medida, la transpiración de las plantas y la respiración de los animales.
Se denomina humedad absoluta al peso en gramos del vapor de agua contenido en un metro cúbico de aire. La humedad relativa es el porcentaje de agua que el aire contiene, en relación con el que podría contener a la misma temperatura. El aparato de medida con que se determina la humedad atmosférica es el higrómetro.
La humedad absoluta y la tensión de vapor aumentan de forma paralela con la temperatura. Por lo contrario, la humedad relativa varía en proporción inversa con la temperatura, al menos en las capas bajas de la atmósfera, correspondiendo el mínimo a las horas de mayor calor y el máximo a las madrugadas. En las capas altas de la atmósfera, la tensión de vapor de agua disminuye rápidamente con la altura. Como la atmósfera en esta zona está estratificada, la temperatura y la humedad no son las mismas de una capa a otra y tanto la tensión de vapor como la humedad relativa varían bruscamente.
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Existe una amplia variedad de fenómenos atmosféricos, algunos de gran belleza, como las nubes. Casi todas las nubes se encuentran en la troposfera; sin embargo, algunos cirros pueden situarse sobre ella.
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Las gotitas de agua en estado líquido pueden permanecer en suspensión aparente, produciendo nubes o nieblas. El diámetro de las gotitas que forman una nube está entre 0,006 y 0,127 mm, correspondiendo este último al momento de comenzar a llover.
Existen tres tipos de mecanismos que dan lugar a la nubosidad y consecuentemente a las precipitaciones. El primero de ellos es el que tiene lugar cuando se encuentran dos masas de aires de diferentes temperaturas produciendo los llamados frentes, que pueden ser cálidos o fríos. Los frentes cálidos se forman cuando la masa de aire calenté, más ligeras remonta la masa de aire frio; la temperatura de la primera desciende a medida que gana altura y la humedad se condensa formando nubes. Los frentes fríos se producen cuando las masas de aire frío chocan en su avance con masas de aire cálido, a las que desalojan hacia arriba.
La nubosidad de tipo orográfico se produce cuando las masas de aire cálido y húmedo tropiezan en su avance con cadenas montañosas. Al verse obligadas a ascender, condensan su humedad en las laderas de barlovento, donde se van a producir las precipitaciones. Una vez superado el obstáculo, el aire que llega a las laderas de sotavento está seco y produce el viento de tipo Föehn.
El tercer tipo de mecanismo productor de nubosidad es el convectivo, típico de los climas cálidos y provocado por el recalentamiento de las masas de aire en contacto con el suelo. Después de haber recibido durante el día una intensa radiación solar, la tierra transfiere su calor al aire cercano a la superficie con lo que este asciende vertical y muy rápidamente dando lugar a tormentas de mayor o menor intensidad.