Atmósfera: Funciones, Circulación, Humedad y Contaminación

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Funciones de la Atmósfera

La atmósfera desempeña un papel crucial en el mantenimiento de la vida en la Tierra. Sus principales funciones son:

  • Actúa de pantalla protectora: La capa de ozono de la estratosfera impide que parte de la radiación ultravioleta llegue a la superficie terrestre. La atmósfera también evita el impacto de meteoritos y otros cuerpos procedentes del espacio exterior, que se desintegran al atravesar las distintas capas de la atmósfera.
  • Interviene en el ciclo del agua: El vapor de agua que contiene se condensa, forma nubes y precipita en forma de lluvia o nieve.
  • Contiene los gases necesarios para la vida: El CO2 y el O2 se utilizan para procesos vitales como la respiración o la fotosíntesis.
  • Mantiene una temperatura media adecuada para los procesos vitales: La atmósfera tiene una función reguladora de la temperatura, ya que mantiene un balance de la radiación solar sobre la Tierra. Esto es posible gracias al efecto invernadero, que impide que parte del calor que llega a la superficie terrestre procedente del Sol se disipe en el espacio exterior.

Circulación Atmosférica Global

La radiación solar calienta de forma desigual la superficie de la Tierra, de modo que las zonas ecuatoriales son más cálidas que las zonas polares. Esto permite pensar que el aire caliente ecuatorial, menos denso, se eleva, y que el aire frío polar, más denso, desciende y se desplaza al ecuador para sustituir al aire cálido. Es decir, se formaría una circulación superficial de aire frío desde los polos al ecuador, donde, al calentarse, ascendería de nuevo y se desplazaría hacia los polos, para enfriarse y reiniciar el ciclo. Así, cabría suponer que se originarían dos células convectivas, una en cada hemisferio. Sin embargo, este modelo no es real porque solo sirve para cuerpos estáticos. En la Tierra existe un fenómeno físico, el efecto Coriolis, que influye en la circulación de los vientos y de las aguas. Este efecto se debe al movimiento de rotación de la Tierra y a su sentido opuesto al de las agujas del reloj. Como la velocidad de rotación de la Tierra es menor en los polos por estar próximos al eje de rotación, la trayectoria circular que describen al dar una vuelta es menor que en el ecuador. En consecuencia, recorre cada vez más distancia, lo que hace que se retrase con respecto a la rotación terrestre, por lo que se desvía hacia el oeste.

Humedad Atmosférica

Otro factor que influye en los movimientos de las masas de aire es la cantidad de vapor de agua que poseen. Cabe distinguir entre:

  • Humedad absoluta: Es la cantidad de vapor de agua que hay en un volumen determinado de aire y se expresa en g/m3. Existe una relación directa entre la temperatura a la que se encuentra el aire y la cantidad de vapor de agua que admite. Así, una vez que se alcanza cierta temperatura, conocida como punto de rocío, el aire se satura de humedad y el vapor comienza a condensarse.
  • Humedad relativa: Es la cantidad de vapor de agua que hay en un volumen determinado de aire en relación con la máxima posible. Se expresa en tanto por ciento.

Humedad relativa = (cantidad total de vapor de agua / cantidad máxima de vapor de agua) X 100

La humedad relativa del 100% corresponde al punto de rocío. Al alcanzarse el punto de rocío sobre superficies más frías, surge el rocío o la escarcha si las temperaturas son inferiores a 0ºC.

Contaminación Atmosférica

Se define como la condición de la atmósfera en la que ciertas sustancias y/o energías alcanzan unas concentraciones que se hallan por encima de su nivel ambiental normal, de forma que producen riesgos, daños o molestias a las personas, ecosistemas o bienes.

Principales Contaminantes Químicos de la Atmósfera

Monóxido de Carbono (CO)

Origen:

  • Natural: La mayor parte es de tipo secundario, ya que procede de la oxidación del CH4. Otras fuentes son los océanos, los incendios forestales...
  • Antrópico: La principal fuente es la combustión que tiene lugar en los automóviles. La tasa de CO emitida por la actividad humana es tan alta que sobrepasa los mecanismos naturales locales de eliminación.

Efectos:

Resulta muy tóxico para el ser humano y los animales superiores en general, y puede causarles la muerte. Esto se debe a su facilidad para penetrar en los alvéolos pulmonares y combinarse con la hemoglobina de la sangre. Así, el CO provoca la muerte por asfixia, aun en bajas concentraciones. Además, puede ocasionar trágicos accidentes en lugares cerrados donde tiene lugar una combustión deficiente.

Métodos de corrección:

Sistemas de reactores de escape para completar el proceso de combustión. En estos reactores, el CO se convierte en CO2 y los hidrocarburos, en CO2 y H2O. Los modelos básicos son el reactor de tipo térmico y el de tipo catalítico.

Óxidos de Nitrógeno (NOx)

Se conocen 8 óxidos de nitrógeno distintos, pero solo 3 de ellos suelen estar presentes en la atmósfera:

  • El óxido nitroso (N2O), que se emite de forma natural y no es tóxico, por lo que no se considera contaminante del aire.
  • El monóxido de nitrógeno (NO), gas tóxico, incoloro e inodoro que proviene principalmente de fuentes naturales y, en menor medida, antropogénicas.
  • El dióxido de nitrógeno (NO2), gas tóxico de color pardo rojizo y fuerte olor asfixiante, cuyo origen es antrópico casi en su totalidad.

Efectos:

El peligro de contaminación de plantas y animales por óxidos de nitrógeno es más potencial que real, debido a los niveles actuales en la atmósfera. De estos óxidos, el que presenta mayor toxicidad para el ser humano es el NO2, que puede afectar al sistema respiratorio e incluso resultar letal. En cuanto a los materiales, afecta a los tintes textiles y favorece las corrosiones ocultas en las estructuras metálicas.

Dióxido de Azufre (SO2)

La mayor parte de los óxidos de azufre emitidos a la atmósfera corresponde al dióxido de azufre (SO2).

Efectos:

El SO2 se fotooxida hasta formar ácido sulfúrico (H2SO4), que constituye una bruma ácida conocida como smog sulfuroso que puede resultar muy perjudicial. Además, el H2SO4 disuelto en las gotas de agua retorna a la superficie en forma de precipitaciones, originando la lluvia ácida, que también ocasiona daños considerables. El SO2 produce lesiones en las hojas de las plantas. Esto influye en la actividad fotosintética. La mayor parte de los efectos del SO2 sobre el ser humano están relacionados con el sistema respiratorio, si bien se requieren concentraciones superiores a las que causan daños a las plantas. El dióxido de azufre puede afectar también a las mucosas, por ejemplo, a las oculares. Este grupo de contaminantes influye en el agrietamiento de pinturas, el deterioro del cuero y el papel. Los líquenes, muy sensibles al SO2, incluso a concentraciones muy bajas, se consideran bioindicadores de este tipo de contaminación.

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