DEFINICIONES MEDIO AMBIENTE

ATMOSFERA: DEFINICION, COMPOSICION Y CAPAS QUE LA CONFORMAN

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atmosfera terrestre

La atmósfera se encuentra compuesta por gases, partículas sólidas y líquidas en suspensión que son atraídas por la gravedad terrestre, se encuentra alrededor de la Tierra y en ella se producen todos los fenómenos climáticos y meteorológicos que afectan al planeta.


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La atmósfera se encuentra compuesta por gases, partículas sólidas y líquidas en suspensión que son atraídas por la gravedad terrestre con un espesor aproximado de 20.000 Km, se encuentra alrededor de la Tierra rodeando tanto la Litósfera como la Hidrósfera.  En ella se producen todos los fenómenos climáticos y meteorológicos que afectan al planeta, evita que los rayos del sol atraviesen directamente el globo terráqueo y además cumple la función de proteger toda la vida sobre la Tierra, absorbiendo y regulando la entrada y salida de energía representada por la radiación solar ultravioleta por medio de a la capa de ozono, también ayuda a reducir las diferencias de temperatura entre el día y la noche, y actúa como escudo protector contra los meteoritos.

Composición de la Atmósfera

El mayor porcentaje de la masa atmosférica se encuentra concentrado en los primeros kilómetros; casi la totalidad del aire (aproximadamente el 95 %) se encuentra situado a menos de 30 km de altura, encontrándose más del 75 % en una de las capas que conforma la atmósfera, la tropósfera. El aire forma en la tropósfera una mezcla de gases homogénea, hasta el punto de que el comportamiento de los mismos es el equivalente al que tendría si estuviera compuesto por un solo gas.

La formación de la atmósfera es tan antigua como el planeta tierra (aproximadamente 4.600 millones de años) y, al igual que éste, ha ido cambiando su composición a través del tiempo, la atmósfera presente en las primeras épocas de la evolución geológica del planeta estaría conformada principalmente por vapor de agua, dióxido de carbono (CO2) y nitrógeno, junto a pequeñas concentraciones de hidrógeno (H2) y monóxido de carbono (CO), la ausencia de oxígeno convirtió esta atmósfera primitiva en una capa con condiciones ligeramente reductoras.

Con la aparición de la actividad fotosintética de los seres vivos, hace 2.500 millones de años aproximadamente, los cambios en su composición gaseosa comenzaron a generarse introduciendo oxígeno (O2) y ozono a la atmósfera y más adelante con la formación de selvas y grandes bosques, hace mil millones de años aproximadamente, la composición de la atmosfera llegó a ser muy similar a la que se conoce actualmente.

Composición Actual de la Atmósfera Terrestre

Actualmente, la atmósfera está compuesta por tres gases fundamentales: nitrógeno, oxígeno y argón, los cuales constituyen el 99.95% del volumen atmosférico.  Tanto el nitrógeno como el argón son geoquímicamente inertes, es decir que permanecen en la atmósfera sin reaccionar con ningún otro elemento mientras que el oxígeno es un gas muy activo y su presencia está determinada por la velocidad de las reacciones del oxígeno libre con los depósitos existentes en las rocas sedimentarias, además de las plantas y otros organismos fotosintéticos que toman el CO2 presente en el aire, lo purifican y convierten en O2.

El 0.05% restante de los componentes del aire que hacen parte de la atmósfera, están presentes en cantidades que se expresan en volumen en partes por millón (ppm) o en partes por billón (ppb).  El dióxido de carbono (CO2), es un gas invernadero formado principalmente por la acción de los organismos vivos y en menor medida por la descomposición de elementos orgánicos y la quema de combustibles fósiles, este gas mantiene su equilibrio en la atmósfera gracias al proceso de fotosíntesis de las plantas y la absorción de la biosfera y los océanos.

La presencia de ozono (O3) es relativamente pequeña y se determina por el balance entre las reacciones químicas que lo generan y destruyen; el O3 en condiciones de presión y temperatura ambiente presenta un olor acre y es generalmente incoloro, pero en grandes concentraciones puede cambiar el color y volverse ligeramente azulado, ese ga es de gran importancia para la vida en la tierra ya que se origina en la atmósfera superior (Estratósfera) por la acción de la radiación ultravioleta procedente del sol que permite disociar las moléculas de oxígeno permitiendo su recombinación en ozono (O3).

Otros gases que pueden estar presentes en la atmósfera son el vapor de agua, diferentes óxidos de nitrógeno, azufre, entre otros.  Las partículas de polvo en suspensión como, por ejemplo, partículas inorgánicas, restos de pequeños organismos, NaCl generado en el mar, etc., se pueden presentar en pequeñas concentraciones de partes por millón, y en gran parte de los casos, dichas partículas pueden servir de núcleos de condensación en la formación de nieblas tales como smog o neblumo, las cuales son muy contaminantes y pueden afectar la atmósfera.

Componentes que conforman la AtmósferaFórmula QuímicaVolumen (%)
NitrógenoN278,08
OxígenoO220,95
ArgónAr0,93
Dióxodo de CarbonoCO2350 ppm
NeónNe18,2 ppm
HelioHe5,24 ppm
MetanoCH42 ppm
CriptónKr1,1 ppm
HidrógenoH20,5 ppm
Óxido NitrosoN2O0,3 ppm
XenónXe0,08 ppm
Monóxido de CarbonoCO0,05 – 0,2 ppm
OzonoO30,02 – 0,03 ppm

Composición total de los elementos presentes en la atmósfera.

Estructura de la Atmósfera

Tropósfera

La tropósfera es la capa de la atmósfera que se encuentra más cerca de la superficie de la Tierra, contiene el 75% de la masa atmosférica y se sitúa aproximadamente entre 10 a 15 Km de la superficie terrestre.  En la tropósfera se producen importantes movimientos tanto horizontales como verticales provocados por la acción de las masas de aire (vientos), la relativa abundancia de agua por su cercanía con la hidrósfera y otros fenómenos atmosféricos como la nubosidad, las lluvias, cambios de temperatura hasta llegar a los -70°C, entre otros fenómenos.

El límite de la tropósfera lo determina una capa se conoce como tropopausa, una capa térmica o trampa fría la cual se encuentra localizada a 9 Km de altura en los polos y 15 km de altura hacia el ecuador y es el límite donde la temperatura alcanza un nivel mínimo estable, ya que en este punto la tropopausa actúa como una barrera invisible atrapando el vapor de agua y convirtiéndolo en hielo para posteriormente generar nubes y formar fenómenos climáticos tales como precipitaciones.  Si este límite no existiera, el planeta podría perder todo su contenido de agua.

Estratósfera

A partir del límite superior de la tropósfera, marcado por la tropopausa, comienza la siguiente capa que conforma la atmósfera terrestre, la estratósfera.  Esta capa tiene una altitud de 35 Km aproximadamente y se limita en la parte superior por la estratopausa, localizada a 50 Km de altura de la superficie terrestre.  En esta capa, la temperatura cambia su tendencia y actúa como reguladora de la misma, teniendo hacia la parte inferior temperaturas cercanas a los -60 °C y aumentando de manera gradual con el aumento de altitud y con la absorción de los rayos ultravioleta provenientes del sol por parte del ozono hasta llegar a temperaturas máximas entre 10 o 17 °C en la estratopausa.

Los gases presentes en la estratósfera como por ejemplo óxidos de nitrógeno, ácido nítrico, ácido sulfúrico, ozono (el principal componente de esta capa), halógenos y óxidos de halógenos, se encuentran separados formando estratos o capas de acuerdo al peso que presenta cada uno de ellos, las concentraciones presentes de oxígeno y dióxido de carbono son casi nulas y aumenta la proporción de hidrógeno en esta capa.

En la estratósfera casi no se presenta movimiento en dirección vertical del aire, pero los vientos horizontales alcanzan frecuentemente los 200 Km/hora, condición que facilita que cualquier sustancia que llegue a la estratosfera se pueda difundir por todo el globo terráqueo con rapidez, como por ejemplo los clorofluorocarbonos (CFC) presentes principalmente en aerosoles que al llegar a la estratósfera destruyen la capa de ozono con rapidez.

Mesósfera

A partir del límite superior de la estratósfera (50 Km de altitud aproximadamente) hasta una altura cercana a los 80 Km, donde se localiza el límite superior de esta capa, conocido como mesopausa, se localiza la mesósfera, la cual es la capa más fría que compone la atmósfera del planeta; en esta zona, a medida que la altitud aumenta, la temperatura disminuye hasta -80 o -90 °C.

La mesósfera contiene cerca del 0,1 % de la masa total del aire presente en la atmósfera y es la responsable de los procesos de ionización y las reacciones químicas tales como quimioluminiscencia y aeroluminiscencia que ocurren en la misma. La baja densidad del aire presente en esta capa determina la creación de turbulencias y ondas atmosféricas que actúan a escalas espaciales y temporales muy grandes.  En la mesosfera es la zona donde las naves espaciales que retornan a la Tierra empiezan a notar la estructura de los vientos de fondo, además en ella ocurre la desintegración de parte de los meteoritos que se dirigen al planeta provocando destellos de luz conocidos como estrellas fugaces.

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Termósfera o Ionósfera

Es la capa de la atmósfera que se encuentra ubicada entre los 90 y los 400 kilómetros de altura de la superficie terrestre, entre la mesósfera y la exósfera y es la zona de la atmósfera terrestre ionizada permanentemente debido al fenómeno de fotoionización provocado por la radiación solar.  En esta zona, existen capas formadas por átomos cargados eléctricamente, conocidos como iones, al ser la termósfera una capa conductora de electricidad, posibilita las transmisiones de radio y televisión del planeta por su propiedad de reflejar las ondas electromagnéticas. El gas que predomina en esta capa es el nitrógeno y la temperatura en la termósfera aumenta desde los -76 °C hasta llegar a 1500 °C aproximadamente; El límite superior de esta capa se conoce como termopausa o ionopausa.

Al igual que la mesósfera, en esta capa se da la desintegración de meteoritos y generando la posterior aparición de estrellas fugaces en el firmamento, además, en las regiones polares presentes en el planeta, las partículas cargadas transportadas por el viento solar son atrapadas por el campo magnético terrestre incidiendo sobre la parte superior de la ionosfera y generando la formación de auroras.

Aurora, fenómeno que se obversa en zonas polares y es producido en la termósfera.

Aurora, fenómeno que se observa en zonas polares y es producido en la termósfera.

Exosfera

La exósfera es la capa que une el espacio exterior con las demás capas que conforman la atmósfera, se encuentra localizada encima de la termosfera (o ionósfera), aproximadamente a unos 580 km de altitud, donde existe prácticamente el vacío y sirve de transición hacia una zona sin gases ni gravedad aparente; esta capa se convierte en la región atmosférica más distante y la menos densa de la superficie terrestre; en la exósfera la temperatura no varía y el aire pierde sus cualidades.  El límite de esta capa con el espacio llega en promedio a los 10.000 km, por lo que la exosfera se encuentra contenida en la magnetosfera (500 – 60.000 Km aproximadamente), la cual es la capa que representa el campo magnético presente en la Tierra.

La exósfera representa la zona de tránsito entre la atmósfera terrestre y el espacio interplanetario y en ella se localizan los satélites artificiales que orbitan el planeta. Esta capa es el único lugar donde los gases pueden escapar debido a que la influencia de la fuerza de la gravedad es despreciable, además, la ionización de las moléculas determina que la atracción del campo magnético que actúa en la Tierra sea mayor que la atracción del campo gravitatorio sobre la misma. Por esta razón, las moléculas de los gases más ligeros presentes tales como Hidrógeno, Helio, Dióxido de carbono, y Oxígeno atómico, poseen una velocidad media que les permite escapar fácilmente hacia el espacio interplanetario sin que la fuerza gravitatoria de la Tierra sea suficiente para retenerlos. Estos gases que se difunden en el vacío representan una millonésima parte de la concentración de gases presente en la atmósfera terrestre.

Esquema que representa las capas que conforman la atmósfera terrestre con sus respectivas alturas aproximadas hacia la superficie de la tierra.

Capas que conforman la atmósfera terrestre con sus respectivas alturas aproximadas hacia la superficie de la tierra.

ATMOSFERA: DEFINICION, COMPOSICION Y CAPAS QUE LA CONFORMAN
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Fibras y Normas de Colombia S.A.S.

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