El Aire

Estructura de la Atmosfera Terrestre Formación y Composicion

Formación y Estructura de la Atmósfera Terrestre
Su Composición e Importancia Para La Vida

El planerta Tierra no termina en su corteza. La cumbre de sus montañas y la superficie de su mares no definen su verdadero límite. Lleva consigo, en su carrera, un volumen grande de gases, que se conocen, colectivamente, por el nombre de aire o atmósfera. Por muy de prisa que la Tierra se mueva, por muy rápida que sea su marcha, su fuerza de gravitación hace que estos gases no la abandonen.

Cualquiera creería que, puesto que da vueltas a razón de 29 km/seg. a través del espacio, este impetuoso caminar le haría dejar tras de sí la atmósfera; pero, en primer lugar, no hay fricción en el espacio, y, en el segundo, su gravitación es suficientemente fuerte para que los gases se le adhieran.

Los gases de la atmósfera desempeñan las funciones más precisas geológicas y biológicas, de ahi su verdadera importancia para la vida en el planeta. Sin estos gases no podrían existir ni animales ni plantas sobre el globo. Todas las funciones de la vida, movimiento, asimilación y reproducción, dependen del suministro, en parte, de estos gases, y especialmente de la cantidad de oxígeno.

Todos los cuerpos vivos, sean microbios, elefantes, legumbres, peces o gusanos, necesitan la combinación conjunta entre la substancia corpórea y el oxígeno del aire. Este conjunto es el hecho fundamental en el proceso de la respiración, y es de la misma naturaleza que el de la combustión, y consiste, como la combustión, en la combinación de oxígeno y carbono y en la producción del gas anhídrido carbónico. Todas las plantas y animales respiran de esta forma, y el constante suministro de oxígeno a las células de los seres vivientes hace funcionar el mecanismo de la vida.

Y las plantas no sólo respiran el aire, sino que se nutren de él. Toda materia viviente contiene carbono, y las plantas, ayudadas por el Sol y por la substancia verde que se llama clorofila, absorben el anhídrido carbónico de la atmósfera, y lo utilizan, separando el carbono del oxígeno, para constituir su materia viva o protoplasma. Las enormes minas de carbón están formadas por carbono extraído del aire por los bosques antiguos. La madera contiene casi la mitad de su peso de carbono.

Los animales, por otro lado, obtienen el carbono que necesitan comiendo las plantas que contienen carbono. Si el aire no contuviera anhídrido carbónico, las plantas no encontrarían material para nutrir su substancia y los animales, a su vez, tampoco podrían adquirir el carbono que necesitan.

La vida en nuestro planeta es posible gracias a la existencia encima de los océanos y de los continentes de una capa gaseosa, la atmósfera, que se extiende aproximadamente hasta unos 1.000 km de altura, y que va cambiando de características y de composición desde el suelo hasta las capas más elevadas, situadas en contacto con el espacio exterior. Todos los planetas del sistema solar tienen su propia atmósfera, pero sólo la terrestre presenta las condiciones necesarias para hacer posible el desarrollo de la vida. Además de la existencia de oxígeno, que permite la respiración, la atmósfera hace que la Tierra no esté demasiado caliente ni demasiado fría, es decir, que mantenga un nivel de temperaturas dentro del cual pueden desenvolverse los seres humanos y los animales.

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INTRODUCCIÓN: La Tierra está completamente envuelta por una capa gaseosa, que se llama atmósfera, de la cual forma parte el aire que respiramos. La ciencia que la estudia se llama Meteorología. La atmósfera es como una esfera de vapor formada por numerosos gases (hidrógeno, helio, oxígeno, nitrógeno, anhídrido carbónico, vapor de agua) que rodeó por completo la corteza terrestre en el momento de consolidarse. Los gases más volátiles y livianos (hidrógeno, helio) se diseminaron por el espacio en razón de la gran movilidad de sus moléculas y de su temperatura. A este escape de gases contribuyó también el calor del Sol y la ausencia de presión en las capas superiores. »

En las primeras eras geológicas abundaba en anhídrido carbónico y agua, mucho más que en la actualidad, tenía poco oxígeno y la densidad era tremendamente alta. Merced a la función clorofílica de los vegetales, del carbonífero en particular, varió de manera total.

Las plantas, para formar sus tejidos, absorbían anhídrido carbónico y liberaban grandes cantidades de oxígeno que cambiaron La composición química de la atmósfera y posibilitaron el desarrollo de la vida animal. El anhídrido carbónico, contenido en 0,03 % en volumen, es elemento imprescindible en la vida de los vegetales. Éste, con el vapor de agua, en presencia de La luz y por acción de la clorofila (verde de las plantas), obtiene las substancias nutritivas necesarias para su evolución. A este proceso se lo llama  fotosintesis.

Sobre el hombre, que habita en la superficie terrestre y en la capa más profunda de la atmósfera, gravita el peso de un volumen de aire que tiene mulares de metros de altura. Pero sin esa atmósfera no podría vivir, ya que carecería del oxígeno para respirar y la presión de la sangre y demás líquidos de su cuerpo lo harían estallar.

El ser humano, para respirar, necesita de una composición adecuada de aire (oxígeno, nitrógeno y vapor de agua). A la vez, la atmósfera actúa como capa protectora de la directa radiación de los rayos del Sol y de oirás radiaciones mortíferas que proceden del espacio. No es del todo transparente, y al paso que se asciende a las altas capas el cielo se va obscureciendo hasta volverse completamente negro.

LA ATMÓSFERA TERRESTRE: La atmósfera es la envoltura gaseosa que rodea a la Tierra. Está formada por una serie de capas de distintas características en cuanto a composición y comportamiento. En su capa más baja. la troposfera, se desarrolla la vida.

Composición del Aire Que Respiramos: La atmósfera terrestre está constituida principalmente por nitrógeno (78%) y oxígeno (21%). El 1% restante lo forman el argón (0,9%), el dióxido de carbono (0,03%), y distintas proporciones de vapor de agua, y trazas de hidrógeno, ozono, metano, monóxido de carbono, helio, neón, kriptón y xenón.

Estructura de la Atmósfera Terrestre:

La atmósfera no es una capa homogénea. Tanto en su composición química, como en su temperatura y en su estructura electromagnética, experimenta grandes variaciones que permiten dividirla en una serie de capas superpuestas de distinto grosor.

Según se considere una u otra de las variables mencionadas, la división de la atmósfera en capas resulta distinta.

Teniendo en cuenta los cambios térmicos que en ella se producen, la atmósfera se divide en cuatro capas, llamadas troposfera, estratosfera, mesósfera y termósfera.

Desde el punto de vista de su composición química, en la atmósfera se distinguen tres capas denominadas homosfera, heterosfera y exosfera y, en función de su estructura electromagnética, se clasifica en atmósfera neutra, ionosfera y magnetosfera.

LAS CAPAS DE LA ATMÓSFERA TERRESTRE: Las capas térmicas de la atmósfera vienen determinadas por las distintas características que presentan las temperaturas en cada una de ellas.  La más cercana a la Tierra es la troposfera, que se extiende hasta una altura de 8 km sobre los polos y de unos 17 km sobre el ecuador. Es la capa en la que tienen lugar la mayor parte de los fenómenos relacionados con el tiempo atmosférico, y en ella las temperaturas descienden progresivamente a razón de unos 6 °C por kilómetro de altitud.

A los fines de esta página, y para simplificar podemos estructura de la atmosfera decir que la atmósfera terrestre se divide en una serie de capas horizontales diferenciadas entre sí:

Troposfera y estratósfera, que constituyen la atmósfera inferior.

Ionosfera, termosfera, exosfera y magnetosfera, que forman la atmósfera superior.

Tropósfera

Es la capa más baja de la atmósfera, la que se halla en contacto con la superficie terrestre

 y en la que se desarrolla la vida y la mayor parte de los fenómenos meteorológicos que nos afectan. A ella le pertenece el 75% de la masa gaseosa de la atmósfera y prácticamente todo el vapor de agua y las partículas o aerosoles presentes en el aire.

Desde el punto de vista térmico, se caracteriza porque, en condiciones normales, la temperatura desciende con la altura a razón de unos 6,5 °C por metro ascendido.

El límite superior de la troposfera varía con la latitud: es más elevada en el ecuador y los trópicos (16-17 m), donde es mucho más marcado el efecto de la turbulencia vertical y de las corrientes convectivas (el suelo está muy caliente y transmite este calor al aire que se halla sobre él), mientras que la altura más baja la alcanza en los polos (7-8 m), en los que ocurre lo contrario.

Este límite superior es la tropopausa, y representa una inversión térmica —por ser una capa de aire cálido sobre otra de aire más frío; en este estrato, por tanto, la temperatura aumenta con la altura— e impide, por ello, los movimientos ascendentes tanto convectivos como turbulentos. Actúa como una tapadera de la troposfera, por lo que ésta se comporta casi como un sistema cerrado.

¿Por qué es importante la troposfera?
£s la parte más baja de la atmósfera y casi todos los fenómenos climáticos ocurren en ella. Además de aire, contiene vapor de agua cuya participación es fundamental en los fenómenos meteorológicos.forma de lluvia, nieve o granizo. Cumple otra función muy importante, que es absorber la energía radiante proveniente del Sol y de la Tierra. Esto la convierte en una capa aislante que evita que escape el calor de la superficie terrestre. Además, contiene partículas de polvo de diversos orígenes (erupciones volcánicas, incendios forestales, desintegración de meteoritos, procesos industriales, etc.). Como el Sol calienta n ecuador que en los polos,  se genera un sistema de vientos que distribuyen el calor y las partículas de esta capa hacia todas las regiones del globo

Estratósfera

La capa inmediatamente superior a la troposfera, separada de ésta por la tropopausa, es la estratosfera, con un espesor medio de 50 Km.. En el trópico y el ecuador las capas más bajas son de una gran sequedad, debido a que el aire que asciende desde la troposfera se congela al atravesar la tropopausa, siendo este hielo eliminado por precipitación.

A medida que aumenta la latitud la tropopausa se halla cada vez a menor altura y su temperatura es mayor, por lo que disminuye el efecto anteriormente descrito y aumenta la humedad de los estratos más bajos de la estratosfera.

Desde el punto de vista meteorológico, la estratosfera es mucho más tranquila que la troposfera, pero si se atiende a las reacciones químicas entre los gases atmosféricos, es una capa mucho más activa y fundamental para la vida en el planeta. No no, en ella, a unos 22 Km. sobre la superficie terrestre, se encuentra la ozonos-estrato en el que la concentración de ozono es máxima (aproximadamente el 90% del total existente en la atmósfera). Es la denominada capa de ozono. Éste actúa básicamente como protector de la radiación ultravioleta procedente del Sol, que es a para los seres vivos.

El ozono, debido a su poder altamente oxidante, es muy reactivo y, por tanto, sensible a otros compuestos que puedan hallarse de forma anómala en la atmósfera (contaminantes), ya que reacciona rápidamente con ellos y desaparece. Si son pocos los contaminantes capaces de atravesar la tropopausa y penetrar en atmósfera, algunas especies químicas emitidas por fuentes antropogénicas son lo suficientemente estables como para superar la barrera que supone la tropopausa y a la ozonosfera, destruyendo el ozono existente. Este es el gran problema del do agujero de la capa de ozono. La estratosfera, al igual que la troposfera, está limitada por un estrato de inversión térmica denominado estratopausa, en el que se alcanzan temperaturas superiores a los 0°C.

La Ionosfera

Por encima de la estratosfera se encuentra la ionosfera, enrarecida capa exterior compuesta principalmente de iones. Un ion es un átomo que ha ganado o perdido uno o más electrones (en este caso debido a las radiaciones o a las partículas emitidas por el Sol o las estrellas) y que por lo tanto posee una carga eléctrica.

Puesto que la ionosfera depende de la actividad solar, no extrañará que presente variaciones diarias y estacionales. Aunque los datos son dudosos más allá de los 100 Km. de altura, se estima que la ionización del oxígeno no pasa de los 120 Km. de altura y que la ionización del nitrógeno tiene lugar hasta los 200 kilómetros.

En la ionosfera toda vida es imposible. La temperatura, es decir, la energía cinética de las escasas moléculas existentes consideradas aisladamente, es muy elevada. Pero la atmósfera es tan tenue que en otro sentido reina un inmenso frío. El observador que se encontrara en la ionosfera y mirara hacia el Sol, casi perecería por su luz, calor y radiación, mientras que por la cara opuesta el frío y la oscuridad lo matarían (irradiaría el calor de su cuerpo).

De todos modos, la vida tal como la conocemos es imposible en la ionosfera debido a las letales radiaciones cósmicas y solares; y más allá de los 90 Km. de altura, excepto para el nitrógeno, las moléculas son rápidamente descompuestas por las ondas electromagnéticas.

Hemos estudiado que los campos magnéticos actúan sobre las partículas cargadas de electricidad; sabemos también que la Tierra es un enorme imán. No extrañará por lo tanto que estas partículas ionizadas (electrizadas) se orienten según el campo magnético de la Tierra y experimenten perturbaciones cuando ocurren tormentas solares (por ejemplo, se observan auroras boreales y australes, principalmente cerca de los polos magnéticos terrestres).

El interés práctico de la ionosfera consiste ante todo en su influencia en las transmisiones radioeléctricas. En efecto, la capa que se halla entre los 90 y los 200 Km. forma dos niveles que en conjunto se denominan capa de Heaviside o capa E, que refleja las señales radioeléctricas de longitud de onda larga y mediana: si estas ondas no rebotaran en las capas de Heaviside proseguirían en línea recta, y no podrían realizarse transmisiones que superaran el problema de la curvatura de la Tierra mediante una trayectoria en zigzag entr^e la capa reflectora y la superficie.

Encima de la capa de Heaviside está la capa de Appleton  que refleja hacia la Tierra las radioemisiones de onda corta que de otro modo proseguirían su camino en el espacio. La capa de Appleton se asocia a la ionización del nitrógeno.

No existe ninguna capa que desvíe las señales de onda muy corta (por ejemplo las que se utilizan para la televisión), de manera que éstas siguen su camino en línea recta y se pierden en el espacio. De allí que los transmisores y antenas de televisión se ubiquen en los lugares más elevados posibles porque su radio de acción es el del horizonte visible.

Mesósfera

Por encima de la estratopausa, en la que la temperatura puede considerarse «cálida», se halla la mesosfera, donde los valores térmicos descienden hasta alcanzar cerca de —90 °C, a una altura próxima a los 80 Km. sobre la superficie terrestre, en la rnesopausa o límite superior. La mesopausa constituye un nuevo estrato de inversión de forma que la temperatura empieza a aumentar otra vez con la altura.

Termósfera

Inmediatamente por encima de la mesopausa se localiza la termosfera, donde prácticamente no existe densidad molecular; no obstante, por encima de los 250 Km. la poca atmósfera existente es todavía capaz de ofrecer resistencia a los vehículos espaciales. Mientras que en la parte más baja de la termosfera se encuentran Oxígeno atómico y molecular y nitrógeno molecular, por encima de los 200 Km. predomina el oxígeno.

Debido a la absorción por el oxígeno atómico de la radiación ultravioleta procedente del Sol, la temperatura asciende con la altura, llegando a alcanzarse (teóricamente) los 1.200 °C a alturas del orden de los 350 Km..

Conforme se sigue ascendiendo, cada vez es más efectiva la acción de la radiación ultravioleta y los ráyos X del Sol, que provocan la ionización de los átomos de oxígeno y nitrógeno. Es aquí donde se producen las auroras boreales y australes, por introducción de partículas ionizadas en la atmósfera desde alturas elevadas (de 300 a 1000 Km.) hacia abajo. Desde el punto de vista eléctrico se denomina ionosfera a la zona situada por a de los 80 Km. de altura, aunque muchas veces se emplea este término Cminte para nombrar la región en la que existe una gran densidad de electrones, los 100 y los 300 Km..

Exofera

Por encima de los 500 Km.. se halla la exosfera o atmósfera exterior. En ella existe atmósfera muy tenue formada por átomos de oxígeno, hidrógeno y helio, parte de ello ionizados. La presencia de partículas ionizadas aumenta conforme nos alejamos en el espacio. Los átomos neutros de hidrógeno y helio, al tener un peso atómico muy bajo, en escapar al espacio exterior, ya que cada vez es menor la posibilidad de que iones con otras moléculas y sean impulsados hacia abajo en el choque. Este hielo que desaparece es sustituido por el que resulta de la descomposición de r de agua y del metano en las proximidades de la mesopausa. El helio aparece la acción de los rayos cósmicos sobre el nitrógeno y también por la desintegración  progresiva de los elementos radiactivos existentes en la corteza terrestre.

Magnetosfera

Es la capa más alejada de la atmósfera, más allá de los 2.000 Km.. En ella sólo hay electrones y protones, concentrados en los denominados «cinturones de radiación de Van Allen».

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A MODO DE AMPLIACIÓN DEL TEMA VEREMOS:
HOMOSFERA, HETEROSFERA Y EXOSFERA

Además de experimentar variaciones térmicas importantes, la atmósfera cambia también su composición química a medida que se aleja de la superficie terrestre. Desde el suelo y hasta unos 100 km de altura se extiende una capa denominada homosfera, en la que la atmósfera presenta una composición química casi constante, con un 78% de nitrógeno, un 21% de oxígeno y pequeñas cantidades de dióxido de carbono, argón, hidrógeno y otros gases.

La homosfera coincide aproximadamente con las tres primeras capas térmicas de la atmósfera (troposfera, estratosfera y mesosfera), y dentro de ella, concretamente en la parte superior de la estratosfera, existe una zona donde se da una gran acumulación de ozono. Es la denominada ozonosfera o capa de ozono, que absorbe la radiación ultravioleta del Sol e impide que estos rayos tan perjudiciales para la vida lleguen hasta la superficie de nuestro planeta.

El ozono se produce libremente en la atmósfera por asociación de moléculas de oxígeno y su existencia resulta fundamental. Sin embargo, diversas mediciones efectuadas mediante satélites han demostrado que desde 1979 la concentración de ozono está disminuyendo de forma considerable.

Se puede afirmar concretamente que a nivel general ha decrecido entre un 4 y un 5 %, aunque con descensos mucho mayores en ciertas zonas, como la situada sobre la Antártida. De este modo ha llegado a formarse un agujero en la capa de ozono, que constituye un gran peligro potencial para la vida en nuestro planeta.

Por encima de la homosfera, a partir de unos 100 km de altura, se extiende la heterosfera, una zona caracterizada por el predominio de gases ligeros. A 150 km el principal componente de la heterosfera es el oxígeno atómico; a unos 500 km predomina el helio, y a mayor altitud la primacía corresponde al hidrógeno atómico.

La heterosfera termina a una altitud de unos 1.000 km, y es allí donde comienza la exosfera, formada por moléculas que no están sujetas a la fuerza de la gravedad terrestre y escapan poco a poco hacia el espacio exterior.

CUADRO CON LA CAPAS DE LA ATMOSFERA

Exosfera o Magnetosfera: Representa la transición hacia el espacio exterior.

Termosfera o ionosfera: Sobrepasa los 700 Km.. En ella se produce un brusco incremento de la temperatura y el aire se «enrarece», pues las moléculas de gas están ionizadas (pierden electrones) por las radiaciones solares de alta energía. A ella corresponde sólo el 1% de la masa tota de la atmósfera.

Mesosfera: Se extiende desde cerca de los 50 Km. de altura hasta alrededor de los 80 Km.. La temperatura desciende hasta alcanzar los -80 °C en la mesopausa.

Estratosfera: Se extiende hasta cerca de los 50 Km. de altitud. Contiene el 19% de la masa total de la atmósfera y, junto con la troposfera, constituyen la bajo atmósfera. En la parte superior de la estratosfera se encuentra la capa de ozono, u ozonósfera, que actúa a modo de filtro o pantalla.

El Incremento de la temperatura parece estar relacionado con la absorción de la radiación por parte del ozono (03). Las temperaturas ascienden gradualmente hasta llegar a un valor similar al de la superficie terrestre, a los 50 Km., cuando se produce nuevamente un descenso de la temperatura, en la zona llamada estrtrapausa,

Troposfera: Se extiende hasta 16 Km.. de altitud en las áreas tropicales y hasta unos 10 Km. en latitudes medias. Por cada 1.000 m de altura la temperatura desciende 6,4 °C. Esta capa representa el 80% de la masa de la atmósfera y es la más Importante para la vída; en ella se forman las nubes y se absorbe la radiación infrarroja. A partir de los 14 Km., lo temperatura se mantiene constante en un área de transición con la tropopausa

Composición y Capas Atmosféricas:

La atmosfera no es uniforme , ni está constituida por una sustancia única. En la parte más baja (en donde vive el hombre) la forman distintos gases, entre los cuales el nitrógeno y el oxígeno se encuentran en la proporción de 4 a 1. El oxígeno permite los fenómenos de la combustión y de la respiración, y el nitrógeno, químicamente inerte, lo diluye para atenuar su acción química.

En cantidades muy pequeñas y con las mismas propiedades que el nitrógeno figura el gas argón. Hay también gas carbónico, ozono, amoníaco, hidrocarburos, materias orgánicas, bacterias y polvos minerales. En las capas superiores existe hidrógeno y abundan los denominados gases raros (helio, argón, criptón, radón, xenón y neón).

En la atmósfera hay, asimismo, cierta cantidad de vapor de agua, en proporción muy variable debido a los fenómenos de evaporación y condensación. Es así como el vapor de agua disminuye con rapidez hacia la parte superior de la atmósfera; en la inferior (5Km. de altura) el vapor de agua se condensa cuando la humedad relativa llega al estado de saturación.

En las grandes alturas suelen aparecer fenómenos de sobresaturación. Las nubes que se forman por debajo de los 6.000 metros están constituidas por pequeñas gotas de agua (estado de sobre-fusión de ésta). A mayores alturas predominan las nubes heladas. Las gotas sobre fundidas, al convertirse en cristales de hielo, originan la mayoría de las precipitaciones atmosféricas. Pasados los 20 kilómetros de altura la proporción de nitrógeno aumenta y decrece la de oxígeno.

La atmósfera, no obstante ser gaseosa, permanece adherida a la superficie terrestre debido a las fuerzas de atracción y centrífuga, ocasionadas por la rotación de la Tierra. A 40.000 kilómetros de ésta la fuerza de atracción se anula, y a esa distancia las partículas gaseosas, de existir, escaparían a la fuerza de atracción terrestre y se dispersarían por el espacio. El límite real de la atmósfera se sitúa a menor distancia. Por otra parte, la capa de gases no circunda al globo terrestre con idéntico espesor. La altura de la atmósfera la proporciona la observación de los astrolitos. Por su notable velocidad, cuando la atraviesan se tornan incandescentes y trazan en el espacio una estela luminosa.

Si dos astrolitos son observados simultáneamente desde distintos puntos, se puede determinar su altura, que suele sobrepasar los 200 kilómetros. De no existir aire pasarían sin dejar rastros, puesto que su temperatura no aumentaría por roce alguno. Al estudiar las auroras polares se ha comprobado que hay atmósfera, aun cuando muy enrarecida, hasta 1.000 kilómetros. Los ensayos realizados con globos-sondas y satélites artificiales han suministrado muchos pormenores relacionados con la atmósfera superior. La atmósfera se divide en tres capas claramente definidas: troposfera, estratosfera y ionosfera.

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PARA SABER MAS…
FORMACIÓN DE LA ATMÓSFERA PRIMITIVA

Para comprender bien cómo se formó la atmósfera de la Tierra debemos tener presente tres hechos fundamentales.

Primero: un camión de muchas toneladas tiene, a una velocidad determinada, mucho más energía cinética que una bicicleta liviana a la misma velocidad.

Segundo: la temperatura es la expresión de la energía cinética de las moléculas. En una mezcla de gases, las moléculas chocan e intercambian su energía cinética de manera que las más pesadas son, a la misma temperatura, mucho más lentas que las más livianas.

Tercero: existe una velocidad límite que permite escapar a la atracción de la gravedad, y que es la que se calcula en astronáutica. En el universo el hidrógeno es el elemento más abundante. En la Tierra el hidrógeno libre es prácticamente inexistente. La razón es que la Tierra, que hace millones de años fue muy caliente, no pudo retener las veloces moléculas de hidrógeno como puede hacerlo el Sol cuya atracción gravitatoria es muchísimo mayor. Aún ahora la Tierra pierde, en las capas exteriores de la atmósfera, hidrógeno y helio.

Si tenemos en cuenta que en sus fases primitivas la Tierra era muy caliente, deducimos que debió perder fácilmente su vapor de agua, su anhídrido carbónico, su nitrógeno y aü metano, todos ellos gases relativamente livianos, cuyas moléculas se movían a velocidades superiores a la necesaria para escapar de la gravitación de la Tierra. En otras palabras, la Tierra perdía ciertos gases, así como la Luna, demasiado pequeña, quedó privada de atmósfera.

En cambio Júpiter, planeta enorme, retuvo el metano y otros gases livianos. La deducción de los geólogos es que después que la Tierra se enfrió suficientemente, los volcanes siguieron emitiendo vapor de agua, anhídrido carbónico, nitrógeno, azufre y cloro.

El hidrógeno y el oxígeno de los óxidos minerales se combinaban gradualmente para dar agua. Aparecieron luego en el agua bacterias capaces de transformar el metano (CH4) y producir suficiente anhídrido carbónico.

El nitrógeno provenía del amoníaco, exhalado por la Tierra y descompuesto por el oxígeno para formar nitrógeno y también agua. Por último, sobre la superficie de los océanos aparecieron las primeras algas, es decir los primeros organismos capaces de realizar la fotosíntesis o sea de asimilar anhídrido carbónico y emitir oxígeno. La atmósfera de la Tierra, ya fría, fue incorporando oxígeno libre.

LECTURA COMPLEMETARIA:
La Atmófera Terrestre:

¿Vivimos rodeados de aire y en algún momento comenzaremos a percibir su escasez? ¿Qué le va a pasar a la atmósfera del mundo y qué a la capa de ozono? ¿El efecto invernadero derretirá los hielos? Y en ese caso, ¿volverá el Diluvio? ¿Quedarán nuestras ciudades bajo el agua?.

Mientras científicos y políticos, ciudadanos y periodistas se formulan estas preguntas; las esquinas se llenan de predicadores que anuncian el fin del mundo. El mismo que, por un error de cálculo no se produjo en el año mil, quizás se dé al milenio siguiente. Algunos de ellos hablan en nombre de seres extraterrestres que les anuncian el cataclismo. Otros siguen la voz de Dios, y serán sus ángeles quienes pasen por entre nosotros y elijan a los justos que se salvarán, mientras los demás se hundirán con el mundo.

¿Qué de esto es previsible, al menos, desde la información científica de que disponemos? Lamentablemente, muy poco. Quizás los seres humanos necesitemos pensar en términos de una gran catástrofe universal, para ocultar la catástrofe personal que nos aguarda a todos, al final del camino. Pero, pueden ocurrir cambios en el clima del mundo, y algunos de esos cambios sernos desfavorables, lo que es algo muy distinto.

Para hablar de ello, tenemos que recordar que el clima de un lugar, o el del planeta Tierra, también es un recurso natural y en este caso, compartido por todos los hombres. «Los habitantes de todas las naciones disfrutan, sufren, soportan, toleran o lamentan los cambios y variaciones del clima que les rodea. Lo que es el clima y la forma en que cambia, determina en gran parte nuestra forma de vida, lo que somos, la naturaleza de nuestra economía, la clase de agricultura que practicamos, nuestras necesidades energéticas, así como nuestros requerimientos de vestido y abrigo. Resumiendo, el clima es el determinante básico de nuestro modo de vida.

«Cuando es benigno, puede ser una fuente de placer y riqueza; cuando es extremado puede causar grandes penalidades y sufrimientos. El clima cambia constantemente. Nuestros recuerdos históricos y geológicos nos suministran la evidencia de que han existido períodos en la historia de la Tierra, en los que el clima fue, o más cálido, o más frío de lo que es hoy en día. Dichos cambios se producen sobre distintas escalas de tiempo, en algunos casos sobre una escala de millones de años, en otros sobre periodos de tiempo tan cortos como un año o incluso una estación» .

El más profundo de los cambios esperables es la acentuación del efecto invernadero, como consecuencia del aumento de las emisiones de dióxido de carbono. Para ver por qué ocurre esto, antes tenemos que hacernos otra pregunta: ¿por qué la Tierra no se enfría de noche?.

Porque, pensándolo bien, el aire no es un buen acumulador térmico, y cuando cae el sol, ya no hay nada que lo caliente. La radiación que escapa del suelo entibiado durante el día no da la impresión de ser «suficiente. Si uno apoya la mano en el suelo, de noche, generalmente el suelo está más frío que el aire. ¿De dónde nos viene ese calor nocturno, entonces?.

Nos viene del día. Es el calor del sol que no se fue. Y no se fue porque hay algunos gases en la atmósfera que lo retienen, del mismo modo que los vidrios de un invernáculo dejan entrar la luz e impiden que salga el calor.

El más importante de esos gases es el dióxido de carbono, pero también inciden otros más: el metano, los cloro-fluorocarbonos (freones) y los óxidos de nitrógeno. La concentración de estos gases en la atmósfera regula la temperatura del planeta. Cuantos más haya, o cuanto más alta sea su concentración, más retendrán el calor. ¿Por qué nos interesa si los veranos son algo más cálidos y los inviernos algo menos fríos?.

Porque mucho más que la temperatura, nos interesa la forma en que estos gases moldean el clima. Si hace más calor, se derretirán hielos y nieves, se evaporará más agua de los océanos y lloverá más sobre los continentes, al menos en las costas.

En cambio, si hace más frío, habrá mayor cantidad de agua congelada, menos evaporación y, por tanto menos lluvias.

Pero el planeta es muy grande, y cualquier cambio tarda muchos milenios en manifestarse, ¿por qué nosotros pensamos que somos capaces de alterarlo en tan poco tiempo?.

El dióxido de carbono se libera en las combustiones, y ya habíamos dicho que el fuego es la característica distintiva de nuestra especie. Somos grandes quemadores de madera, de petróleo y de innumerables sustancias, que liberan alguna cantidad de dióxido de carbono. Y sucede que este gas está presente en la atmósfera en pequeñísimas cantidades (algo así como el 3 por mil). Es decir, que nuestra capacidad de incidir sobre algo muy pequeño puede ser significativa precisamente porque es pequeño.

Por esta misma razón, no hay peligro de que nos llegue a faltar el oxígeno ya que constituye el 21 por ciento de nuestra atmósfera, y, hagamos lo que hagamos, no tenemos forma de arruinar 1200 billones, es decir, 1200 millones de millones de toneladas de este gas. En cambio, nuestros aportes de dióxido de carbono, pueden ser una proporción alta del que hay en la atmósfera.

Los cambios en la concentración de dióxido de carbono provocarían un calentamiento de la tierra. Como todo lo que ocurre en un lugar asimétrico, habría ganadores y perdedores. Por ejemplo, los vientos fríos tendrían menos fuerza. Esto quiere decir que llovería más en las costas y menos en el interior de los continentes.
¿A cuánto subiría la temperatura? Sobre ésto hay una cantidad de dudas, porque nos cuesta mucho prever en cuánto aumentarían las emisiones de CO . Si lo supiéramos, además nos cuesta medir qué cosas cambian cuando aumenta ese gas en la atmósfera. Por ejemplo, unos dicen que el dióxido de carbono aumentará la temperatura y que ese aumento de temperatura hará que los suelos suelten mayor cantidad de este mismo gas y empeore la situación.
Y otros contestan exactamente lo contrario: que si hay más C02 en la atmósfera, el océano absorberá una mayor cantidad, y las plantas usarán más carbono para su metabolismo y así crecerán más rápido y neutralizarán el exceso.

De manera que ni siquiera sabemos si una mayor cantidad de emisiones de CO, representa un aumento proporcional en la cantidad de ese gas en la atmósfera. Tampoco sabemos en qué proporción ello aumentará la temperatura de la tierra. Los modelos matemáticos más confiables hablan de un aumento de temperatura que fluctúe entre los 3 y los 5,5 grados centígrados.

Pero, tampoco en esto hay ninguna certeza porque esos modelos, restrospectivamente, no cierran demasiado con lo que realmente pasó en los últimos años. O sea, hay algún desajuste entre los modelos matemáticos y la realidad del clima, que todavía no ha sido posible superar.

¿Y qué pasa con las hipótesis del derretimiento de los hielos y la inundación de todas las ciudades costeras? ¿Estamos o no al borde de la catástrofe? ¿Le creemos a ciertos suplementos dominicales, o no los tomamos en serio?

Veamos algunas predicciones. Si el dióxido de carbono aumenta dentro de lo previsible, el nivel general de los mares podría subir en:

4,5 metros según (White) , 6 metros según (Breuer) ,
Entre 20 centímetros y 1,5 metros según (Schneider) ,
Entre 30 centímetros y 1,10 metros según (Shell) .

Las dos primeras cifras son coherentes con las catástrofes de ciencia-ficción usuales: inundación de tierras bajas, evacuación de ciudades, etc.
Las últimas implican cambios en las zonas agropecuarias: el trigo se podría cultivar razonablemente en Siberia y cosas semejantes. Como dijimos, alguien ganaría y alguien perdería, pero no podríamos hablar de catástrofe. ¿Quién tiene razón?.

Es difícil contestarlo, porque no se juegan sólo puntos de vista académicos, sino que hay intereses económicos en juego. Los más importantes hacen a las formas de producción de energía. La quema de combustibles fósiles aumenta las emisiones de C02, por lo que es previsible que las compañías petroleras tiendan a minimizar sus efectos.

Por el contrario, como la energía nuclear ha sido muy cuestionada desde el punto de vista ambiental, las empresas que se dedican a ella encontraron su argumento ideal: «La energía atómica no emite dióxido de carbono». El que pueda emitir cosas peores que el C02 no incide en el argumento. De allí a acentuar sus efectos y mostrar que el dióxido de carbono provocará catástrofes, hay un paso muy pequeño.

En general, «la industria nuclear es acusada a menudo de exagerar el problema del dióxido de carbono». En los círculos científicos, hay consenso en que el problema existe y que se planteará durante el próximo siglo. La urgencia con que se lo presenta, quizás esté influida por intereses específicos.

Ciclo del agua Resumen del Proceso del Agua en la Naturaleza

Ciclo del Agua – Resumen del Proceso del Agua en la Naturaleza

LA NATURALEZA, EL CICLO DEL AGUA: Ciclo del Agua: Con este nombre se conoce el proceso que sigue el agua en la naturaleza, a partir de la evaporación de mares y océanos. El vapor asciende hacia las capas altas de la atmósfera, donde se condensa y forma las nubes. El descenso térmico provoca la precipitación del agua, que discurre por la superficie terrestre, se infiltra en el terreno o bien se evapora, pasando de nuevo a la atmósfera. Tanto las aguas superficiales como las subterráneas retornan a los océFFanos; de esta manera, el ciclo vuelve a comenzar una y otra vez.

El equilibrio entre la hidrosfera y la atmósfera

Ciclo del AguaLa hidrosfera es el conjunto de las partes líquidas del globo terrestre, que ocupan alrededor de 1.400 millones de kilómetros cúbicos.

La inmensa mayoría, en torno a un 97%, se encuentra formando parte de los mares y océanos; un 2% está contenida en los casquetes polares y en los glaciares, alrededor del 0,99% corresponde a aguas subterráneas y apenas un 0,01 % a ríos y lagos.

El ciclo del agua se inicia con la evaporación, con el consiguiente trasvase de agua —procedente en su mayor parte de los océanos— hacia la atmósfera, y culmina con las precipitaciones, que la devuelven a la hidrosfera.

Un alto porcentaje —40%— del agua que no retorna al mar ni a los ríos, lagos o glaciares es absorbido por las raíces de las plantas, desde cuyas hojas se reintegra parcialmente a la atmósfera en forma de vapor.

Otra parte importante pasa a integrar un complejo sistema de circulación subterránea; desde los acuíferos y fuentes volverá a alimentar a los ríos, que, a su vez, desembocarán en los mares. De esta manera, el agua que pasa de la hidrosfera a la atmósfera retorna a ella en un proceso continuo que asegura un equilibrio.

El agua de la hidrosfera y de la criosfera, y también la que se halla en la atmósfera en la litosfera, se presenta en tres estados de agregación diferentes:

• sólido, en forma de hielo; propio de los casquetes polares, de las nieves permanentes de las zonas montañosas (la criosfera) y de los cristales de hielo que se forman en las nubes (precipitaciones sólidas);

• líquido, propio de los océanos, los mares y las aguas continentales (ríos, arroyos, lagos, lagunas, etc.); se incluyen también el agua retenida en el suelo y entre las rocas aguas subterráneas) y las gotas de agua líquida que forman las nubes;

• gaseoso, se trata del vapor de agua con una composición variable en la atmósfera.

Un gran porcentaje del agua terrestre está en permanente circulación, fluyendo de nn sitio a otro. Este ciclo anual del agua, o ciclo hidrológico, moviliza la mayor masa le materia del planeta, consistente en miles de billones de metros cúbicos de agua.

El análisis de la siguiente ilustración de abajo les permitirá extraer algunas conclusiones acerca de la formación de los principales almacenes de agua del planeta Tierra y de cómo se desarrolla la transferencia.

ciclo del agua

¿Cuál es el principal almacén o depósito de agua del planeta? ¿Cuál es la relación principal entre el agua atmosférica y el agua oceánica? ¿Cómo se transfiere el agua entre los almacenes?

Un 97,5% de la hidrosfera es agua salada con distintas sustancias disueltas; mientras que el 2,5% restante se presenta en los otros almacenes. El mayor intercambio de agua se debe a la circulación marina entre las aguas superficiales y las profundas del océano, que movilizan alrededor de 700 billones de metros cúbicos de agua.

¿Pero siempre existió agua líquida en tales proporciones en nuestro planeta? ¿Cuánto se formó el agua sólida?

En la Tierra primigenia, el aporte de vapor de agua proveniente del manto, así como la temperatura del joven planeta, de alrededor de 90°C, posibilitaron la acumulación te gran cantidad de agua en estado líquido, inicialmente en los cráteres producidos por el bombardeo meteórico.

Con el tiempo, el agua se fue depositando en las depresiones que se iban formando y surgieron los protoocéanos u océanos primigenios, hace entre 4.000 y 3.900 millones de años. Deberían transcurrir todavía unos 3.000 millones de años más, hasta que se produjera la primera glaciación conocida y se formaran los primeros casquetes de hielo y capas de nieve permanente, que forman la crios-tera y también las aguas continentales.

Aguas continentales y aguas marinas:  Integran las aguas continentales del planeta aquellas que, siendo en su mayoría dulces, se sitúan sobre tierra emergida (ríos, lagos, glaciares) o bajo la superficie (aguas subterráneas); por su parte, las aguas marinas ocupan tres grandes cuencas oceánicas (atlántica, pacífica e índica), así como otras de tamaño más reducido —las de los mares Mediterráneo, Negro y Báltico y las de los denominados mares marginales: el del Norte y el Caribe—.

Es importante señalar que la principal distinción entre mares y océanos, además de las dimensiones —mayores en el caso de los segundos—, radica en la constitución de sus fondos respectivos; el fondo marino está formado por corteza continental, similar a la de los continentes, mientras que el fondo oceánico presenta notables diferencias en cuanto a sus materiales, espesor o particularidades físicas.

Mares y océanos: Las peculiaridades fisicoquímicas que diferencian las cuencas marinas son la salinidad, temperatura, la densidad y la proporción de gases. La salinidad media del agua marina se sitúa en torno al 3,5% —35 g de sales por cada 1.000 g de agua—. Junto a s condiciones meteorológicas, la presencia de ríos, con el consiguiente aporte de agua dulce, incide de manera directa en la salinidad.

Por otra parte, el aumento de temperatura determina una intensa evaporación, proceso que elimina el agua y deja les en solución. Como resultado, la salinidad experimenta un incremento si no existe un régimen abundante de precipitaciones para compensar.

Estrechamente vincula a la salinidad se encuentra la densidad: a mayor salinidad, mayor densidad. Las variaciones térmicas en el agua marina se dan, sobre todo, en la zona superficial, puesto Que derivan directamente de la insolación. Los mares y océanos actúan como termorreguladores: enfrían el aire durante el día y en época estival, y lo calientan en invierno y durante la noche.

Los principales gases que se encuentran disueltos en el agua arma son el nitrógeno, el oxígeno y el dióxido de carbono. Este último lo consumen s algas verdes en la fotosíntesis, liberando oxígeno como desecho. Por su parte, el oxígeno es aprovechado por numerosos animales que, en un proceso inverso, desean dióxido de carbono.

Los glaciares: En latitudes polares y subpolares, así como en cotas elevadas de grandes cadenas montañosas —siempre en el límite de las nieves perpetuas—, se forman inmensas masas de nieve que se desplazan como resultado de su propio peso; son los glaciares. A medida que se superponen sucesivas capas de nieve, la masa se hace más compacta, hasta que el hielo acaba por sustituir por completo a los copos.

En altitudes que superan el mencionado límite de las nieves perpetuas se localiza la cuenca colectora o de alimentación del glaciar, donde se acumula de manera continua la nieve La zona de erosión o cuenca ablatoria es aquella donde se produce la fusión. Dependiendo del equilibrio entre alimentación y ablación, el glaciar aumenta o disminuye su tamaño.

Ríos y arroyos: La principal diferencia entre estos dos tipos de cursos de agua es el carácter permanente de los ríos, frente a los arroyos, de régimen intermitente. El nacimiento de un curso fluvial es el manantial, el punto por donde el agua subterránea aflora a la superficie; el camino natural por el que discurre origina el cauce o lecho.

El final del recorrido puede ser otro río o un lago —para el caso de los afluentes— o, directamente, la desembocadura en el mar. El territorio que aporta agua a un curso determinado constituye su cuenca hidrográfica. El caudal, que se expresa en m3/s, es el volumen de agua que atraviesa la sección transversal del lecho en un tiempo dado. Las diferencias de caudal a lo largo de un año —un dato en estrecha dependencia de las variaciones de precipitaciones y temperatura— determinan el tipo de régimen fluvial.

Lagos:  Aproximadamente un 2% del agua que cubre las áreas continentales se encuentra acumulada, de manera natural o artificial, en zonas separadas de mares y océanos, formando lagos. Los lagos pueden constituirse por la llegada de afluentes, como resultado del aporte de aguas subterráneas o de precipitaciones o bien por filtración de aguas marinas.

A su vez, un lago pierde agua por la existencia de un curso saliente, por evaporación o por infiltraciones en la superficie del terreno. Tras su formación, el lago evoluciona hasta convertirse en un estanque de aguas inmóviles y poco profundas; a continuación, el estanque se transforma en un área pantanosa, con abundancia de charcos y especies vegetales. El lago finaliza su ciclo vital convirtiéndose en una llanura enormemente fértil, debido a la riqueza orgánica de los aportes sedimentarios.

La formación de las nubes: el proceso de condensación:  Cuando, como consecuencia de un exceso de vapor de agua contenido en el aire, SC supera el punto de saturación, tiene lugar la condensación, paso del estado de vapor al líquido. Es este un fenómeno directamente relacionado con la disminución de temperatura del aire, que va acompañada de un descenso de su proporción de vapor.

En una masa de aire que asciende se verifica una disminución de temperatura que puede alcanzar el denominado punto de rocío, en el que el vapor se transforma en líquido Las nubes están formadas por una ingente cantidad de gotas de agua —O diminutos cristales de hielo, en función de la temperatura—, que surgen como resultado de la condensación, cuando una masa de aire asciende.

Las Precipitaciones:  Cuando en  el interior de una masa de aire se forman gotitas de agua que, paulatinamente, van uniéndose a otras, aumentando el peso y el tamaño de este tipo de porciones, llega un momento en que se precipitan, en un principio en forma de lluvia. Cuando la condensación se verifica en condiciones de baja temperatura, se arman diminutos cristales de hielo que, al unirse, originan copos de nieve.

El granizo se  produce cuando las gotas de lluvia que son transportadas por el aire en altitud elevadas, dentro de los cumulonimbos, se congelan. Está constituido por granos hielo de apariencia redonda, compuestos, a su vez, por cristales de hielo que creen unos dentro de otros.

Alteraciones del ciclo del agua: El ciclo del agua sufre alteraciones debidas en parte a propia naturaleza y en parte a la mano de las personas. Así, fenómenos naturales, como la erosión eólica, afectan a las aguas superficiales. Sin embargo, no es menos cierto que acciones como la tala incontrolada de bosques, la contaminación del agua y la polución atmosférica, de origen claramente antropogénico, influyen de manera considerable en la modificación del proceso.

Además, el cambio climático que de forma inexorable se está produciendo en el planeta, en buena medida a causa de lo dicho con anterioridad, trae como consecuencia graves efectos que alteran el ciclo del agua. Entre ellos cabe mencionar la desertificación de zonas anteriormente cubiertas de vegetación, el aumento del nivel de agua del mar por deshielo de los casquetes polares, debido al incremento de la temperatura, o la modificaci6n del régimen de lluvias en las distintas regiones del planeta.

Para Saber Más….

En las regiones polares de nuestro planeta, tanto en el Norte como en el Sur, existen dos duros e inmensos cascos compuestos de tierra y hielo. Vistos desde el Espacio, se parecen a los cascos que usan los militares o los jugadores de beisbol para proteger sus cabezas. Por eso, se llaman casquetes polares.

El continente de la Antártida, ubicado en el Polo Sur, tiene una especial importancia para el planeta. Parece increíble, pero el 70% del agua dulce del mundo está en la Antártida. Ese lejano continente, donde la temperatura puede llegar a 90 grados bajo cero, tiene más agua que África, América, Asia, Europa y Oceanía juntas! Sólo que el agua en esas condiciones no se puede usar porque está congelada.

Por su parte, el casquete del Polo Norte es como una gran balsa de hielo, porque flota sobre el mar sin estar sujeto a ningún continente. A veces se derrite y produce peligrosas montañas de hielo (llamadas témpanos) como la que golpeó y hundió al famoso barco Titanic.

Hay personas que quieren derretir el hielo de la Antártida y llevar agua dulce a algunos países con problemas de sequía. Esta acción puede traer terribles consecuencias para el mundo! ¿Por qué? Porque la cantidad de agua que hay en los casquetes polares es tan grande que, si se derriten, el nivel de los mares y océanos subiría mucho, produciendo olas gigantescas, maremotos, inundaciones y otros desastres.

(Regiones Polares del Planeta)