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Atmósfera - Una Introducción.


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#1 Ge. Pe.

Ge. Pe.

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Publicado el 04 febrero 2010 - 03:54

:estudiando

ATMÓSFERA

        

  


   1.- INTRODUCCIÓN

  



Atmósfera, mezcla de varios gases que rodea un objeto celeste (como la Tierra) cuando éste cuenta con un campo gravitatorio suficiente para impedir que escapen. 



  

2.- COMPOSICIÓN

  

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La atmósfera terrestre

     

LA ATMÓSFERA  




La atmósfera es una capa gaseosa que envuelve a determinados cuerpos celestes del universo y que se mantiene unida a ellos por la fuerza de la gravedad. Presenta una mayor densidad cerca de la superficie del cuerpo, volviéndose más ligera con la altitud. La atmósfera terrestre está compuesta por nitrógeno y oxígeno principalmente.  
   


TOPÓSFERA  


La troposfera es la capa de la atmósfera más cercana a la corteza terrestre y se extiende hasta los 16 km de altitud sobre las regiones ecuatoriales. No obstante, su altitud puede variar según la estación y disminuye hacia las regiones polares (unos 10 km). Es la capa atmosférica donde se producen la mayor parte de los fenómenos meteorológicos porque concentra el vapor de agua y la mayor parte de los gases de la atmósfera. En la troposfera la temperatura disminuye con la altura, a raíz de 6,5 ºC por kilómetro, hasta alcanzar aproximadamente los -60 C. En la parte más próxima a la estratosfera se desarrollan las corrientes en chorro (jetstream),vientos de gran velocidad que soplan del oeste. 


     

CAPA DE OZONO  


La capa de ozono está dentro de la estratosfera, a unos 30 km de la superficie de la Tierra. Contiene moléculas de ozono que se forman por la interacción de la luz del Sol con el oxígeno. Estas moléculas protegen la vida en el planeta al filtrar y absorber las peligrosas radiaciones ultravioletas del Sol y regular el calor que nos llega. La contaminación provocada por sustancias químicas como los clorofluorocarbonos(CFC) destruye esta capa protectora, perjudicando la salud de las personas (se piensa que puede provocar un incremento de cáncer de piel y cataratas), además de dañar los ecosistemas terrestres y acuáticos. 


     

ESTRATÓSFERA  


La estratosfera se extiende desde la parte superior de la troposfera (tropopausa) hasta unos 50 km sobre la superficie de la Tierra. En esta capa de la atmósfera se encuentra la capa de ozono. En su parte más baja la temperatura se mantiene constante para luego aumentar hasta alcanzar unos 80 ºC en su parte superior.  

   

MESOSFERA  


La mesosfera se extiende desde la parte superior de la estratosfera, a unos 50 km de la superficie terrestre, hasta los 80 km aproximadamente. En esta capa, las temperaturas descienden rápidamente hasta los -90 C, y se forman grandes turbulencias y vientos.      



TERMOSFERA  


La termosfera se extiende desde la parte superior de la mesosfera, a unos 90 km de la superficie de la Tierra, hasta los 500 km aproximadamente. Aquí se encuentra la mayor parte de la ionosfera, una capa formada por unas partículas cargadas de electricidad, llamadas iones. En la ionosfera la radiación solar ioniza los gases atmosféricos, que se concentran en unas bandas que reflejan hacia la Tierra las ondas radiomagnéticas, por lo que es importante para la comunicación por radio. Las auroras también se producen en la ionosfera. Las temperaturas de la termosfera aumentan con la altitud y son extremadamente elevadas (pueden alcanzar los1.500 ºC) como resultado de la absorción de la radiación solar.     


  

EXOSFERA  


La exosfera es la capa más externa de la atmósfera: comienza a unos 500 km de la superficie terrestre y su límite superior se confunde gradualmente con el espacio interplanetario (a unos 10.000km de distancia). En esta región los escasos átomos de hidrógeno, oxígeno y helio están tan separados que rara vez chocan.

 

 

 

 

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%), distintas proporciones de vapor de agua, y trazas de hidrógeno, ozono, metano, monóxido de carbono, helio, neón, kriptón y xenón. 

El estudio de muestras indica que hasta los 88 km por encima del nivel del mar la composición dela atmósfera es sustancialmente la misma que al nivel del suelo. El movimiento continuo ocasionado por las corrientes atmosféricas contrarresta la tendenciade los gases más pesados a permanecer por debajo de los más ligeros.

El contenido en vapor de agua del aire varía considerablemente en función de la temperatura y de lahumedad relativa. Con un 100% de humedad relativa, máxima cantidad de vapor deagua admisible a una determinada temperatura, la cantidad de vapor de aguavaría de 190 partes por millón (ppm) a -40 °C hasta 42.000 ppm a30 °C. Otros elementos que en ocasiones constituyen parte de la atmósfera en cantidades minúsculas son el amoníaco, el sulfuro de hidrógeno y óxidos, comolos de azufre y nitrógeno cerca de los volcanes, arrastrados por la lluvia o la nieve.

  

3.- FORMACIÓN





La actual mezcla de gases se ha desarrollado a lo largo de 4.500 millones de años. La atmósfera primigenia debió estar compuesta únicamente de emanaciones volcánicas. Los gases que emiten los volcanes actuales están formados por una mezcla de vapor de agua, dióxido de carbono, dióxido de azufre y nitrógeno, sin rastro apenas de oxígeno. Si ésta era la masa gaseosa presente en la atmósfera primitiva, han tenido que desarrollarse una serie de procesos para dar lugar a la atmósfera actual. Uno de ellos fue la condensación. Al enfriarse, la mayor parte del vapor de agua de origen volcánico se condensó, dando lugar a los antiguos océanos.También se produjeron reacciones químicas. Parte del dióxido de carbono debió reaccionar con las rocas de la corteza terrestre para formar carbonatos,algunos de los cuales se disolverían en los nuevos océanos. Más tarde, cuando evolucionó en ellos la vida primitiva capaz de realizar la fotosíntesis, los organismos marinos recién aparecidos empezaron a producir oxígeno. Se cree que casi todo el oxígeno que en la actualidad se encuentra libre en el aire procede de la combinación fotosintética de dióxido de carbono y agua. Hace unos 570 millones de años, el contenido en oxígeno de la atmósfera y los océanos aumentó lo bastante como para permitir la existencia de la vida marina. Más tarde, hace unos 400 millones de años, la atmósfera contenía el oxígeno suficiente para permitir la evolución de animales terrestres capaces de respirar aire.



  

4.-ESTRUCTURA





La atmósfera se divide en varias capas. En la capa inferior, la troposfera, la temperatura suele bajar 5,5 °C por cada 1.000 metros. Es la capa en la que se forman la mayor parte de las nubes. La troposfera se extiende hasta unos 16 km en las regiones tropicales (con una temperatura de -79 °C) y hasta unos 9,7 km en latitudes templadas (con una temperatura de unos -51 °C). A continuación está la estratosfera. En su parte inferior la temperatura es prácticamente constante, o bien aumenta ligeramente con la altitud,especialmente en las regiones tropicales. Dentro de la capa de ozono, aumenta más rápidamente, con lo que, en los límites superiores de la estratosfera, casia 50 km sobre el nivel del mar, es casi igual a la temperatura en la superficie terrestre. El estrato llamado mesosfera, que va desde los 50 a los 80 km, se caracteriza por un marcado descenso de la temperatura al ir aumentando la altura.



Gracias a las investigaciones sobre la propagación y la reflexión de las ondas de radio, sabemos que a partir de los 80 km, la radiación ultravioleta, los rayos X y la lluvia de electrones procedente del Sol ionizan varias capas de la atmósfera, con lo que se convierten en conductoras de electricidad. Estas capas reflejan de vuelta ala Tierra ciertas frecuencias de ondas de radio. Debido a la concentración relativamente elevada de iones en la atmósfera por encima de los 80 km,esta capa, que se extiende hasta los 640 km, recibe el nombre de ionosfera. También se la conoce como termosfera, a causa de las altas temperaturas (en torno a los 400 km se alcanzan unos 1.200 °C). La región que hay más allá de la ionosfera recibe el nombre de exosfera y se extiende hasta los 9.600 km, lo que constituye el límite exterior de la atmósfera.

La troposfera y la mayor parte de la estratosfera pueden explorarse mediante globos sonda preparados para medir la presión y la temperatura del aire y equipados con radiotransmisores que envían la información a estaciones terrestres. Se ha explorado la atmósfera más allá de los 400 km de altitud con ayuda de satélites que transmiten a tierra las lecturas realizadas por los instrumentos meteorológicos. El estudio de la forma y el espectro de la aurora ofrece información hasta altitudes de 800 kilómetros.

  

5.- DENSIDAD Y PRESIÓN



La densidad del aire seco al nivel del mar representa aproximadamente un 1/800 de la densidad del agua. Amayor altitud desciende con rapidez, siendo proporcional a la presión e inversamente proporcional a la temperatura. La presión se mide mediante un barómetroy su valor, expresado en torrs, está relacionado con la altura a la que la presión atmosférica mantiene una columna de mercurio; 1 torr equivale a 1 mm de mercurio. La presión atmosférica normal a nivel del mar es de 760 torrs, o sea,760 mm de mercurio. En torno a los 5,6 km es de 380 torrs; la mitad de todo el aire presente en la atmósfera se encuentra por debajo de este nivel. La presión disminuye más o menos a la mitad por cada 5,6 km de ascensión. Auna altitud de 80 km la presión es de 0,007 torr.



  

6.- EFECTO DE LAS ACTIVIDADES HUMANAS

   

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LAS NUBES



Las nubes están compuestas por minúsculas partículas de agua suspendidas en el aire, que se han condensado entorno a núcleos de polvo, polen, hielo o sal. Aparecen cuando una masa de aire se enfría al ascender y se expansiona. Sus formas dependen de la humedad existente en el aire. Básicamente se reconocen tres formas principales. Los diez tipos de nubes se clasifican según estas formas y su altitud en la atmósfera, y su análisis y observación pueden servir para predecir el tiempo acorto plazo. Los cirros tienen formas de jirones o plumas. La palabra cirro significa "rizo" en latín. Los estratos están dispuestos en capas delgadas. Los cúmulos forman masas esponjosas. El prefijo alto- corresponde alas nubes de nivel medio. El prefijo y sufijo nimbo (lluvia en latín) se utiliza para las nubes que producen precipitaciones. El prefijo cirro- se utiliza para denominar nubes de gran altitud, aunque ésta varía según la estación y latitud.          





CIRROESTRATOS  


Este tipo de nubes blanquecinas, que se encuentran en las capas superiores, parecen láminas semitransparentes. Sus cristales de hielo dispersan la luz y crean un halo o fino velo en torno al Solo a la Luna. Por lo general, estas nubes suelen indicar la llegada de un frente tormentoso o cálido.      



CIRROS  


Estas nubes se forman a grandes alturasy tienen el aspecto de delicadas plumas o jirones de color blanco brillante.Estas plumas o "rizos" son cristales de hielo empujados por los fuertes vientos. Los cirros de la parte superior de la atmósfera revelan la presencia de humedad y pueden indicar la llegada de un frente tormentoso o cálido.      



CIRROCUMÚLOS  


Este tipo de nubes de color blanco se encuentran a gran altura y tienen el aspecto de minúsculos cúmulos de textura moteada. Estas nubes indican inestabilidad atmosférica y pueden ser el indicio de la aproximación de una tormenta.  





CUMULONIMBOS  


Este tipo de nubes grises están formadas por oscuras torres de cúmulos apilados, también conocidas como nubes de tormenta. Están asociadas a fuertes lluvias, granizo, nevadas, tormentas y, en algunos casos, tornados. Pueden extenderse hasta el límite de la troposfera          



ALTOESTRATOS  


Este tipo de nubes, generalmente espesas y grises, se encuentran a una altitud media y cubren el cielo. Oscurecen ligeramente el Sol o la Luna, por lo que éstos adquieren un aspecto brumoso. En ocasiones, estas nubes producen nevisca o llovizna, aunque por lo general están a tal altitud que sus precipitaciones se evaporan antes de llegar al suelo.      



ALTOCÚMULOS  


Este tipo de nubes de color blanco o gris se presentan en filas o bandas en altitudes medias, con sus bases más oscuras. Aunque no necesariamente son indicio de precipitaciones inminentes,estas nubes indican inestabilidad atmosférica y posible nevisca o llovizna.      



ESTRATOCÚMULOS  


Este tipo de nubes se forman cuando los estratos se transforman en gruesas masas grises y blancas, o cuando los cúmulos se unen para formar una capa interrumpida. Estas nubes pueden ser indicio de inminentes precipitaciones, que pueden ser desde lloviznas hasta fuertes lluvias o nevadas.      

CÚMULOS  


Este tipo de nubes son blancas y esponjosas, con bases aplanadas y cúspides redondeadas (aspecto de una coliflor). Se forman a escasa altura en los días cálidos y soleados y, por lo general, suelen indicar una continuación del buen tiempo, aunque pueden evolucionar hasta convertirse en cúmulonimbos o nubes de tormenta.      



NIMBOESTRATOS  


Este tipo de nubes de color gris oscuro forman capas, a baja altura, cargadas de lluvia o nieve. Su nombre tiene su origen en las palabras latinas nimbus ("nube de lluvia") y stratus ("cubierto por una capa" o "extendido"). Por lo general,los nimboestratos provocan lluvia o nieve durante largos períodos de tiempo.      



ESTRATOS  


Este tipo de nubes son grises, se disponen en capas o láminas y suelen cubrir buena parte del cielo. Se desarrollan,por lo general, en zonas bajas (hasta 600 m) y suelen provocar lloviznas y neviscas que duran varios días.









Las actividades humanas están variando la composición global de la atmósfera terrestre. Uno de los principales impactos, debido fundamentalmente al uso de combustibles fósiles,ha sido el incremento de la concentración de dióxido de carbono que puede afectar al clima planetario a través del proceso conocido como efecto invernadero. La emisión de dióxido de azufre y de óxidos de nitrógeno emitidos a la atmósfera por las industrias y los vehículos origina la lluvia ácida, de efectos dañinos sobre el medio ambiente. Véase Contaminación atmosférica.

Hay similar preocupación por el brusco aumento del contenido de metano en la atmósfera. Su concentración ha aumentado un 11% desde 1978. Más o menos el 80% del gas es producido por descomposición en arrozales, pantanos, intestinos de los animales herbívoros, ypor las termitas tropicales. Añadido al efecto invernadero, el metano reduce el volumen atmosférico de iones hidroxilo, alterando así la capacidad de la atmósfera para autodepurarse de contaminantes.

  

6.1.-  La destrucción del Ozono

 

En la parte más baja dela atmósfera está presente, en proporciones muy reducidas, el ozono, un isótopo del oxígeno con tres átomos en cada molécula. La capa atmosférica que va de los 20 a los 40 km tiene un mayor contenido en ozono, producido por la radiación ultravioleta procedente del Sol. Pero, incluso en este estrato, el porcentaje es sólo de un 0,001 por volumen. Las perturbaciones atmosféricas ylas corrientes descendentes arrastran distintas proporciones de ozono hacia la superficie terrestre. En las capas bajas de la atmósfera, la actividad humana incrementa la cantidad de ozono, que se convierte en un contaminante capaz de ocasionar daños graves en las cosechas.

La capa de ozono se ha convertido en motivo de preocupación desde comienzos de la década de 1970,cuando se descubrió que los clorofluorocarbonos (CFC) estaban siendo vertidos ala atmósfera en grandes cantidades a consecuencia de su empleo como refrigerantes y como propelentes en los aerosoles. La preocupación se centraba en la posibilidad de que estos compuestos, a través de la acción solar,pudiesen atacar fotoquímicamente y destruir el ozono estratosférico, que protege la superficie del planeta del exceso de radiación ultravioleta. Como consecuencia, los países industrializados abandonaron la utilización de clorofluorocarbonos. 




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