Atmosfera e Hidrosfera: Funcionamento e Estrutura

As capas fluídas, atmosfera e hidrosfera, están constituídas por fluídos: aire e auga. A atmosfera e a hidrosfera son dous subsistemas relevantes para o funcionamento do clima.

Constitúen a máquina climática, sistema climático que funciona con enerxía solar e determina o clima en gran medida. O ciclo da auga constitúe a interacción máis importante dentro da máquina climática. O estudo desta realízase mediante modelos, baséase nos movementos xerados debido á existencia dun gradiente entre dous puntos.

Gradiente é a diferenza existente entre dous puntos nalgún dos parámetros atmosféricos: temperatura, humidade ou presión.

O transporte realízano o vento e as correntes oceánicas. Cando os parámetros se igualan, o gradiente redúcese a cero.

O comportamento da atmosfera e da hidrosfera é distinto debido ás diferenzas na densidade, na compresibilidade e na capacidade de almacenar e conducir a calor.

Movementos Verticais e Horizontais

• Movementos verticais (arriba e abaixo): dependen da temperatura e da capacidade de conducir a calor. O aire é mal condutor da calor. O aire superficial sobe (máis quente, menos denso) e o aire frío baixa (máis denso). A auga é mellor condutora da calor. A auga superficial está quente, mentres que a do fondo está fría. Non se producen movementos verticais a non ser que a auga da superficie estea máis fría que a do fondo.
• Movementos horizontais: os ventos e as correntes oceánicas débense ao contraste térmico horizontal. Maior no ecuador que nos polos. Levan a cabo polos ventos e as correntes oceánicas. Este transporte de calor amortece as diferenzas térmicas entre os polos e o ecuador.

A Composición da Atmosfera

A atmosfera primitiva formouse pola desgasificación sufrida pola Terra durante o seu arrefriamento. Inflúe a contribución da xeosfera de inxentes cantidades de po e gases a través dos volcáns. Os compoñentes atmosféricos son: maioritarios, minoritarios (reactivos e non reactivos) e variables.

Estrutura e Función da Atmosfera

A Atmosfera como Filtro Protector

As capas da atmosfera fan de filtro e só as radiacións do centro do espectro conseguen atravesalas. As ondas de lonxitude de onda curta, de gran enerxía, son filtradas nas capas altas. Se chegasen á superficie, romperían as moléculas debido á ionización dos seus átomos.

• Troposfera: capa inferior da atmosfera, acaba na tropopausa. A altitude varía coa latitude. A concentración de gases fai que na superficie a presión descenda. Diminúe a temperatura, gradiente vertical de temperatura (GVT). Ten lugar o efecto invernadoiro. Ocorren cambios meteorolóxicos, é a capa do clima: fórmanse nubes, movementos verticais.
• Estratosfera: desde a tropopausa ata a estratopausa. O aire é tenue e hai movementos horizontais. Non hai nubes, atópase a capa de ozono e aumenta a temperatura.
• Mesosfera: ata a mesopausa, densidade moi reducida. Provoca a inflamación dos meteoritos e dá lugar a estrelas fugaces. A temperatura diminúe.
• Ionosfera ou termosfera: a temperatura aumenta pola absorción de radiacións solares de onda curta. Atópase o campo magnético, entre a ionosfera con carga positiva e a superficie negativa. Aquí rebotan as ondas de radio emitidas desde a Terra e fan posibles as comunicacións. Aparecen auroras boreais.
• Exosfera: densidade baixa, o aire é tan tenue que non se pode captar a luz.

A Capa de Ozono

O₃ é unha molécula gasosa con olor picante. Atópase en toda a atmosfera. Na troposfera é un contaminante. A maioría atópase na estratosfera, cun espesor moi variable. Mecanismos de formación e destrución natural de O₃:

• Fotólise do O₂ pola luz UV: O₂ + UV -> O + O
• Formación de O₃: O + O₂ -> O₃ + calor
• Destrución do O₃: Fotólise do O₃: O₃ + UV -> O₂ + O. Reacción do O₃ con O: O + O₃ -> O₂ + O₂

Función Reguladora da Atmosfera

O balance de radiación solar depende da estrutura física e da composición química da atmosfera, que dan lugar ás condicións térmicas do noso planeta que o fan apto para a vida.

Dinámica Atmosférica

Os movementos verticais da troposfera son de convección e débense a variacións de temperatura, humidade ou presión:

• Convección térmica: movementos orixinados polo contraste da temperatura do aire entre a superficie, que se eleva formando correntes térmicas ascendentes; e a superior, que descende.
• Convección por humidade: orixínase pola presenza de vapor de auga no aire, que o fai menos denso. O vapor de auga presente na atmosfera pódese medir de dúas formas:
  • Humidade absoluta: cantidade de auga que hai nun volume determinado de aire. O aire frío pode ter pouca humidade, mentres que o quente admite moita. Cando non pode admitir máis, dicimos que está saturado. Curva de saturación: cada punto da curva correspóndelle unha temperatura de saturación (punto de rosada) e unha cantidade de humidade concreta.
  • Humidade relativa: cantidade en tanto por cento de vapor de auga que hai nun metro cúbico de aire en relación coa máxima que podería conter á temperatura na que se atopa. O vapor de auga comeza a condensarse e faise visible (nivel de condensación) e fórmase a nube. Tamén é necesario que existan núcleos de condensación.
• Movementos verticais debidos á presión atmosférica: a presión exercida por unha columna de aire sobre a superficie mídese co barómetro. En condicións normais é de 1 atm ou 760 mmHg. Nos mapas do tempo, as isóbaras unen puntos coa mesma presión. Hai un anticiclón cando nos encontramos nunha zona de altas presións (A). Fórmase cando unha masa de aire frío se atopa a certa altura e tende a descender ata contactar co solo. Acumúlase moito aire frío e o vento tende a saír desde o centro cara ao exterior. Hai unha borrasca cando nos encontramos nunha zona de baixas presións (B). Fórmase cando existe unha masa de aire pouco denso. En contacto coa superficie, comeza a elevarse empuxado por correntes térmicas ascendentes. Como consecuencia da elevación, queda un baleiro no que o aire pesa menos e o aire frío orixina un vento que sopra desde o exterior ao centro da borrasca.