Las capas de la atmósfera

La atmósfera y sus capas

Fuente: https://bibliotecadeinvestigaciones.wordpress.com/ciencias-de-la-tierra/las-capas-de-la-atmosfera-y-su-contaminacion/

Como vimos en un post anterior, el planeta Tierra dispone de muchas capas tanto internas como externas y se compone de cuatro subsistemas. Las capas internas de la Tierra se encontraban en el subsistema de la geosfera. Por otro lado, teníamos la biosfera, aquella zona de la Tierra donde se desarrolla la vida. La hidrosfera era la parte de la Tierra donde existe el agua. Sólo nos queda el otro subsistema del planeta, la atmósfera.

La atmósfera es la capa de gases que rodea a la Tierra y que tiene diversas funciones. Entre esas funciones se encuentra el hecho de albergar la cantidad de oxígeno necesario para poder vivir. Otra función vital que tiene la atmósfera para los seres vivos es la de protegernos de los rayos solares y de los agentes externos del espacio como pueden ser meteoritos más pequeños o asteroides.

La atmósfera está compuesta por distintos gases en diferentes concentraciones. En su mayoría está compuesta por nitrógeno (78%), pero este nitrógeno es neutro, es decir, nosotros lo respiramos pero no lo metabolizamos ni utilizamos para nada. Lo que sí utilizamos para vivir es el oxígeno que se encuentra en un 21%. Todos los seres vivos del planeta, exceptuando los organismos anaeróbicos, necesitan oxígeno para vivir. Por último, la atmósfera tiene una concentración muy baja (1%) de otros gases como el vapor de agua, el argón y el dióxido de carbono.

Como vimos en el artículo de la presión atmosférica, el aire pesa, y por lo tanto, hay más cantidad de aire en las capas bajas de la atmósfera debido a que el aire de arriba empuja al de abajo y es más denso en superficie. Es por ello, que el 75% de la masa total de la atmósfera se encuentra entre la superficie terrestre y los 11 primeros kilómetros en altitud. Conforme vamos creciendo en altitud la atmósfera se va haciendo menos densa y más fina, sin embargo, no hay líneas que van marcando las diferentes capas de la atmósfera, sino que más o menos la composición y las condiciones van cambiando. La línea de Karman, a unos 100 km de altura, es considerada el final de la atmósfera terrestre y el inicio del espacio exterior.

La historia de la atmósfera

La atmósfera que conocemos hoy día no siempre ha sido así. Desde que el planeta Tierra se formó hasta hoy han pasado millones de años, y ello ha provocado cambios en la composición de la atmósfera.

La primera atmósfera que existió en nuestro planeta surgió de la lluvia más grande y duradera de la historia que fue la que formó los océanos. La composición de la atmósfera antes de que surgiera la vida tal y como la conocemos estaba compuesta en su mayoría de metano. En aquel entonces, hace más de 2.300 millones de años, los organismos que sobrevivían a estas condiciones eran organismos metanógenos y anóxicos, es decir, no necesitaban de oxígeno para vivir. Hoy en día los metanógenos viven en los sedimentos de los lagos o los estómagos de las vacas donde no hay oxígeno. El planeta Tierra era aún muy joven y el sol brillaba menos, no obstante, la concentración de metano en la atmósfera era unas 600 veces más que la que hay hoy día con la contaminación. Eso se traducía en un efecto invernadero lo suficientemente fuerte para poder aumentar las temperaturas globales, ya que el metano retiene mucho calor.

Metanógenos

Los metanógenos reinaban la Tierra cuando la composición de la atmósfera era anóxica. Fuente: http://pulidosanchezbiotech.blogspot.com.es/p/el-reino-monera-se-caracteriza-por.html

Más tarde, con la proliferación de las cianobacterias y las algas, el planeta se llenó de oxígeno y cambió la composición de la atmósfera hasta que, poco a poco, se convirtió en la que tenemos actualmente. Gracias a la tectónica de placas, la reorganización de los continentes contribuyó a la distribución del carbonato por todas las partes de la Tierra. Y es por ello que la atmósfera se fue transformándose de una atmósfera reductora a una oxidante. La concentración de oxígeno fue mostrando picos altos y bajos hasta que más o menos se fue quedando en una concentración constante de un 15%.

Atmósfera primitiva compuesta de metano

Atmósfera primitiva compuesta de metano. Fuente: http://pulidosanchezbiotech.blogspot.com.es/p/el-reino-monera-se-caracteriza-por.html

Capas de la atmósfera

Como hemos comentado anteriormente, a medida que ascendemos, nos vamos encontrando con las distintas capas que tiene la atmósfera. Cada una con su composición, densidad y función. La atmósfera posee cinco capas: La troposfera, estratosfera, mesosfera, termosfera y exosfera.

Las capas de la atmósfera: Troposfera estratosfera, mesosfera, termosfera y exosfera

Las capas de la atmósfera. Fuente: http://pulidosanchezbiotech.blogspot.com.es/p/el-reino-monera-se-caracteriza-por.html

Troposfera

La troposfera es la capa de la atmósfera más cercana a la superficie terrestre y por lo tanto, es en aquella capa en la que vivimos nosotros. Se extiende desde el nivel del mar hasta más o menos unos 10-15 km de altura. Es en la troposfera donde se desarrolla la vida en el planeta. Más allá de la troposfera las condiciones no permiten el desarrollo de la vida. La temperatura y la presión atmosférica van disminuyendo en la troposfera conforme vamos incrementando la altura en la que nos encontramos.

Los fenómenos meteorológicos tal y como los conocemos se producen en la troposfera, ya que a partir de ahí las nubes no se desarrollan. Estos fenómenos meteorológicos se forman por el calentamiento desigual que provoca el sol en las distintas regiones del planeta. Esta situación causa la convección de corrientes y vientos, que acompañados de los cambios de presión y temperatura, dan lugar a las borrascas ciclones. Los aviones vuelan dentro de la troposfera y como hemos nombrado anteriormente, fuera de la troposfera no se forman nubes, por lo que no existen las lluvias ni tormentas.

Troposfera y fenómenos meteorológicos

Los fenómenos meteorológicos se dan en la troposfera donde vivimos. Fuente: http://pulidosanchezbiotech.blogspot.com.es/p/el-reino-monera-se-caracteriza-por.html

En la parte más alta de la troposfera nos encontramos con una capa limítrofe llamada tropopausa. En esta capa límite la temperatura alcanza unos valores mínimos muy estables. Es por ello, que muchos científicos denominan esta capa como “capa térmica” debido a que a partir de aquí, el vapor de agua de la troposfera no puede ascender más, ya que queda atrapada cuando cambia de vapor a hielo. De no ser por la tropopausa, nuestro planeta podría perder el agua que tenemos ya que se evaporaría y migraría al espacio exterior. Se podría decir, que la tropopausa es una barrera invisible que mantiene nuestras condiciones estables y deja que el agua se mantenga a nuestro alcance.

Estratosfera

Se encuentra a partir de la tropopausa y se extiende desde los 10-15 km de altura hasta los 45-50 km. La temperatura en la estratosfera es mayor en la parte superior que en la inferior ya que conforme aumenta en altura, va absorbiendo mayor cantidad de rayos solares y va aumentando tu temperatura. Es decir, el comportamiento de la temperatura en altura es al contrario que en la troposfera. Comienza siendo estable pero baja y conforme aumenta la altitud, aumenta la temperatura.

La absorción de los rayos de luz se debe a la capa de ozono que se encuentra entre los 30 y 40 km de altura. La capa de ozono no es más que una zona donde la concentración de ozono estratosférico es mucho mayor que en el resto de la atmósfera. El ozono es el que nos protege de los rayos dañinos del sol, pero si el ozono se da en la superficie terrestre es un fuerte contaminante atmosférico que provoca enfermedades cutáneas, respiratorias y cardiovasculares.

Capa de ozono

Fuente: http://pulidosanchezbiotech.blogspot.com.es/p/el-reino-monera-se-caracteriza-por.html

En la estratosfera apenas existe movimiento en dirección vertical el aire, pero los vientos en dirección horizontal pueden alcanzar frecuentemente los 200 km/h. El problema de este viento, es que cualquier sustancia que llegue a la estratosfera es difundida por toda la extensión del planeta. Un ejemplo de ello, son los CFC. Estos gases compuestos de cloro y flúor destruyen la capa de ozono y se extienden por todo el planeta debido a los fuertes vientos de la estratosfera.

Al final de la estratosfera se encuentra la estratopausa. Se trata de una zona de la atmósfera donde terminan las altas concentraciones de ozono y la temperatura se vuelve muy estable (sobre los 0 grados centígrados). La estratopausa es la que da paso a la mesosfera.

Mesosfera

Es la capa de la atmósfera que se extiende desde los 50 km hasta más o menos los 80 km. El comportamiento de la temperatura en la mesosfera es semejante a la troposfera, ya que desciende en altitud. Esta capa de la atmósfera, a pesar de ser fría, es capaz de frenar a los meteoritos al precipitarse en la atmósfera donde se van quemando, de esa forma dejan rastros de fuego en el cielo nocturno.

Mesosfera detiene meteoritos

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La mesosfera es la capa más delgada de la atmósfera, ya que sólo contiene el 0,1% de la masa de aire total y en ella se pueden alcanzar temperaturas de hasta -80 grados. En esta capa ocurren importantes reacciones químicas y debido a la baja densidad del aire, se forman diversas turbulencias que ayudan a las naves espaciales cuando vuelven a la Tierra, ya que empiezan a notar la estructura de los vientos de fondo y no sólo el freno aerodinámico de la nave.

Al final de la mesosfera se encuentra la mesopausa. Es la capa límite que separa la mesosfera y la termosfera. Se encuentra a unos 85-90 km de altura y en ella la temperatura es estable y muy baja. En esta capa tienen lugar las reacciones de quimioluminiscencia y aeroluminiscencia.

Termosfera

Es la capa de la atmósfera más amplia. Se extiende desde los 80-90 km hasta los 640 km. A estas alturas ya apenas queda aire y las partículas que existen en esta capa se ionizan por la radiación ultravioleta. A esta capa también se le llama ionosfera debido a las colisiones de los iones que tienen lugar en ella. La ionosfera tiene gran influencia en la propagación de las ondas de radio. Una parte de la energía radiada por un transmisor hacia la ionosfera es absorbida por el aire ionizado y otra es refractada, o desviada, de nuevo hacia la superficie de la Tierra.

Ionosfera y ondas de radio

La temperatura en la termosfera es muy alta, llegando a ser de hasta miles de grados Celsius. Todas las partículas que se encuentran en la termosfera están altamente cargadas de energía proveniente de los rayos del sol. También nos encontramos con que los gases no se encuentran dispersados de manera uniforme como ocurre con las anteriores capas.

En la termosfera nos encontramos con la magnetosfera. Es aquella región de la atmósfera en la que el campo gravitatorio terrestre nos protege del viento solar.

Exosfera

Por último nos encontramos con la exosfera. Esta es la capa más alejada de la superficie terrestre y debido a su altura, es la más indefinida y por eso no en sí considerada una capa de la atmósfera. Más o menos se extiende entre los 600-800 km de altura hasta los 9.000-10.000 km. Esta capa de la atmósfera es la que separa el planeta Tierra del espacio exterior y en ella los átomos se escapan. Está compuesta en su mayoría de hidrógeno.

Exosfera y polvo estelar

En la exosfera existen gran cantidad de polvo estelar

Como podéis observar, nuestro planeta tiene numerosas capas en las que ocurren distintos fenómenos y tienen distinta función. Desde la lluvia, los vientos y las presiones, pasando por la capa de ozono y los rayos ultravioletas, cada una de las capas de la atmósfera tiene su función que hace que la vida en el planeta sea tal y como la conocemos.

 

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