La atmosfera

La atmósfera es la capa de gas que rodea la Tierra y es retenida por la acción
de la gravedad. Está compuesta de 78% de Nitrógeno y 21% de Oxigeno, también
están presente otros gases y vapores, como CO2, H2O, O3, Ar, agua, etc. aunque en mucho menor proporción (trazas). Sin embargo varios de estos componentes,
juegan un rol fundamental en el resguardo de la vida en la Tierra. Un ejemplo es elozono (O3), que nos protege de la radiación ultravioleta.

La atmósfera también regula la temperatura de la Tierra, atemperando las
variaciones térmicas entre el día y la noche. En la Luna, donde no hay atmósfera la temperatura media de la superficie durante el día es de unos 110ºC y durante la
noche de –150ºC. La presión y densidad de la atmósfera decrece de un modo
gradual. Sin embargo latemperatura de la misma varía de un modo mucho más
complejo.

Para estudiar y analizar el comportamiento de la atmósfera, resulta útil dividirla en capas en las que el gradiente térmico es aproximadamente constante y en las que predominan diferentes procesos. La mayor parte de la masa de la atmósfera (aproximadamente unos 75% de ella) está a una altura de menos de 11km, conocida como latroposfera, en esta capa la temperatura decrece con al altura (dT/dz- 6.5ºC/Km). La vida, las nubes, los vientos, el vuelo de los aviones,
etc. se desarrollan en esta capa. El espesor de la Troposfera no es constante en toda la Tierra, sino que en los polos ella tiene casi la mitad de espesor que en los trópicos. En promedio su espesor es de unos 11km. Las máximas temperaturas en la Tierra ocurren enesta capa. A una temperatura de unos –56°C, la temperatura se estabiliza en una zona de transición conocida como la tropopausa.

Arriba de la troposfera y la tropopausa, y hasta una altura de unos 50 km, tenemos la estratosfera, aquí la presión en muy baja (0.1 at), al igual que la temperatura (Tpromedio –40°C), pero con un gradiente térmico positivo (dT/dz+ 1.5ºC/Km). En esta región laproporción de ozono es máxima. Si la cantidad total de ozono en la atmósfera estuviese a 1 at, su espesor seria de sólo unos 3 mm.

Sin embargo, esta capa de ozono es crucial para la vida en la Tierra, ya que el ozono absorbe la mayoría de la radiación ultravioleta que viene del Sol que tiene efectos muy nocivos para los seres vivos. Este mecanismo de absorción de energía está asociado al aumentode temperatura en esta zona de la atmósfera.

Entre los 50km y 85 km tenemos la mesosfera (dT/dz-3.5ºC/Km). Está es una capa muy fría (Tpromedio –40°C) y muy poco densa, pero es en general donde se queman la mayoría de lo meteoritos que inciden sobre la tierra (estrellas fugases).

Arriba de esta capa y hasta unos 100 km tenemos la termósfera (muy caliente por efecto de la radiación solarTpromedio400°C y dT/dz+10ºC/Km) y la Física de la Atmósfera. Ionosfera (capa altamente ionizada). El 99.999% de la masa de la atmósfera esta a una altura menor que los 100km, de hecho se considera que arriba de esta capa tenemos el espacio. La temperatura de esta capa puede ser tan alta como unos1200°C. Estas altas temperaturas está asociadas a la fuerte absorción de radiación solar por lasmoléculas de oxigeno. Aunque las temperaturas son muy altas, la cantidad de energía empleada en calentarla es muy baja, ya que su masa es muy pequeña. De hecho dada la baja presión de la atmósfera en esta zona, el equilibrio térmico es muy difícil de lograr (las colisiones son muy escasas). Por esta razón en muy complicado medir las temperaturas en esta capa con un termómetro.

Los gases fundamentalesque forman la atmosfera son:
| % en volumen |
Nitrógeno | 78.084 |
Oxígeno | 20.946 |
Argón | 0.934 |
CO2 | 0.033 |
| |

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,...