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domingo, 2 de agosto de 2009

La atmósfera de la Tierra. Composición de la misma


La atmósfera es la capa gaseosa que rodea nuestro globo, sirviendo como de envoltura protectora a la Tierra, impidiendo por una parte que el calor directo del Sol llegue con demasiada intensidad a la superficie terrestre, y por otra almacenándolo en su masa y dejándolo escapar lentamente durante la noche, evitando los cambios sumamente bruscos de temperatura que se efectuarían al iradiar la superficie terrestre el calor una vez que el Sol se oculta tras el horizonte.


La proporción de calor retenida depende, como es natural, del espesor de la capa de aire atravesada, lo cual está en relación con la inclinación de los rayos solares; pero al mismo tiempo es necesario tener en cuenta la transparencia de la atmósfera. Los científicos han calculado que para un coeficiente de transparencia igual al 0,8%, la cantidad de calor recibido por la superficie de la Tierra siendo la inclinación de los rayos solares de 40º es del 45% del total enviado por el Sol; a 10º es ya sólo del 5%.


La composición del aire terrestre ha sido medida en detalle; la atmósfera, en las capas inferiores donde es posible la vida, se compone de una mezcla de nitrógeno (79-80%) y oxígeno (20-21%), siendo el segundo de ellos indispensable para la respiración; el primero mantiene diluido el oxígeno haciéndolo apto para ser respirado. Hay además otros gases alguno de los cuales tiene su importancia en el llamado calentamiento global aunque no afectan significativamente al comportamiento de la atmósfera; hay vapor de agua, ozono y dióxido de carbono que son importantes no obstante, porque estos gases absorven la radiación infraroja emitida por la Tierra. El vapor de agua, el ozono y el dióxido de carbono tienen, por lo tanto,un efecto sobre las temperaturas atmosféricas.


El contenido de vapor de agua en la atmósfera es variable; el vapor de agua pasa fácilmente a agua líquida a las temperaturas dominantes en la tierra, por lo tanto, la concentración de vapor de agua en el aire depende de la temperatura y de la proximidad de masas de agua, tales como los oceános. Si la temperatura media de la superficie terrestre fuera más alta de lo que es, los océanos se evaporarían y la composición de la atmósfera cambiaría drásticamente debido a la adición de una gran cantidad de vapor de agua. Por esta razón no debemos descuidar el océano cuando consideremos la composición de la atmósfera.


Además de estos gases tenemos otros en menor cantidad pero que no por eso dejan de tener su importancia; tendríamos los llamados gases nobles (como el helio, argón, xenón), el co2, el metano (muy importante en la cuestión del calentamiento global) y el ozono (muy importante como gas protector). La presencia de helio se ha deducido indirectamente porque es un gas que no absorve luz visible y por lo tanto no puede ser directamete detectado con telescopios situados a nivel terrestre.



(*) Arriba, a la izquierda. La Tierra, desde el espacio, se ve como un brillante globo azul: el planeta azul. Hace ya muchos años, allá por 1969-1970, tuvo lugar una conferencia en el gran salón del Royal Garden Hotel de la ciudad de Londres; invitado de honor era el astronauta Neil Armstrong uno de los tripulantes de la nave Apolo que había llegado a la Luna. Entre el público asistente había ilustres personalidades como el explorador y científico Thor Heyerdahl y el profesor Piccard; Neil dijo emocionado que la tierra desde el espacio se ve muy frágil, muy pequeña, pero al mismo tiempo de una gran belleza azulada originada por la propia biosfera que la rodea.

martes, 20 de mayo de 2008

La atmósfera de la Tierra



Existe realmente una gran diferencia entre la investigación que se lleva a cabo en el laboratorio y los estudios de la Tierra y los planetas, pues en el laboratorio los científicos pueden realizar experimentos de una manera controlada para obtener respuestas que ellos mismos han planteado. Pero en el caso de la Tierra y los otros planetas del sistema solar, al ser de tan grandes dimensiones, no se pueden llevar a cabo esos experimentos controlados y lo único que podemos hacer es observar lo que ocurre, para al final intentar interpretar este comportamiento mediante las leyes de la física y la química. Al fin y al cabo, el meteorólogo no es sino un gran observador que con los datos obtenidos interpreta los cambios en la atmósfera terrestre.
Los científicos saben hoy que los movimientos atmosféricos dependen de la velocidad de rotación del planeta, de la distancia del planeta al sol y de su composición atmosférica. En los últimos 40 años y con la ayuda de los vuelos espaciales se ha empezado a tener conocimiento y comprensión de las atmósferas de los planetas cercanos;sin embargo, lógicamente, nuestra mayor comprensión es sobre la atmósfera terrestre. La composición de una atmósfera planetaria despende de la forma en que se formaron originalmente el planeta y su atmósfera, así como de los procesos físicos y químicos que continuamente añaden algunos gases en la atmósfera, y extraen otros; ejemplo de estos procesos son las erupciones volcánicas.
Pero no siempre es fácil especificar la composición global de la atmósfera de un planeta; debemos decidir qué incluimos en ella. Sobre Venus y Marte no hay problema porque hay un paso, una transición bién marcada en la superficie de estos entre gas en la parte superior y parte sólida en la inferior; aquí la superficie del planeta marca el límite inferior de la atmósfera. En los planetas exteriores, gaseosos, no hay límites inferiores claramente definidos en su atmósfera. El gas, probablemente, pasa a líquido y después a sólido en el interior de estos planetas debido a las enormes presiones allí existentes; por lo tanto cuando hablamos de las atmósferas de estos planetas nos referimos a las regiones externas.
Pero cuando nos fijamos en la Tierra, la situación es más complicada debido a la presencia de los océanos. Entonces no siempre va a ser suficiente decir que el límite inferior de la atmósfera es la superficie marina o de la tierra; y esto es así porque hay un continuo intercambio de materia y energía entre el mar y el aire que tiene encima. Por eso, en cierto sentido, el comportamiento de uno depende del comportamiento del otro. Y también por eso, según lo que nos propongamos, puede ser conveniente considerar el océano y la atmósfera como parte del mismo sistema físico.
(*) Foto tomada por el autor desde la playa de Las Acacias (Málaga)