Composición, Estructura y Dinámica de la Atmósfera Terrestre

Composición de la Atmósfera

La atmósfera terrestre está compuesta por diversos componentes atmosféricos, tanto mayoritarios como minoritarios. Estos últimos pueden ser reactivos, no reactivos y variables.

Estructura y Función de la Atmósfera

El Sol emite partículas subatómicas (Z, e-) y radiaciones electromagnéticas (onda corta, visible y onda larga). Solo las radiaciones del centro del espectro, principalmente la luz visible, consiguen atravesar las capas de la atmósfera sin dificultad. Las radiaciones de longitud de onda corta poseen una gran energía y un alto poder de penetración. Las de onda más larga son absorbidas por las emitidas por la Tierra y son utilizadas por nosotros como medio de comunicación.

Troposfera

Es la capa inferior de la atmósfera y termina en la tropopausa. Su altitud varía con la latitud y las estaciones. En ella se encuentra el 80% de los gases atmosféricos que posibilitan la vida. La presión atmosférica, que es el peso ejercido por la atmósfera sobre la superficie terrestre, disminuye con la altitud, al igual que la temperatura (gradiente vertical de temperatura o GVT). En la troposfera tiene lugar el efecto invernadero y la mayoría de los cambios meteorológicos, por lo que se denomina capa del clima: aquí se forman la mayoría de las nubes y precipitaciones, y existen movimientos verticales que facilitan la dispersión de los contaminantes y del polvo que se acumulan en la llamada capa sucia.

Estratosfera

Se extiende desde la tropopausa hasta la estratopausa. Predominan los movimientos horizontales. Solo se forman nubes en su parte inferior, las llamadas nubes noctilucentes. Entre los 15 y 30 km de altitud se encuentra la capa de ozono. La temperatura aumenta en esta capa.

Mesosfera

Se extiende hasta la mesopausa. La densidad del aire es suficiente para que se formen estrellas fugaces. La temperatura disminuye en esta capa.

Ionosfera o Termosfera

La temperatura aumenta en esta capa. Desde la ionosfera fluyen cargas positivas hacia la superficie terrestre, y desde esta última ascienden cargas negativas hacia la ionosfera. Las tormentas juegan un papel importante en la recarga del condensador terrestre. En esta capa rebotan las ondas de radio emitidas desde la Tierra, haciendo posibles las comunicaciones, aunque a veces son interferidas por las radiaciones solares. En algunas ocasiones se pueden observar auroras boreales (en el hemisferio norte) y auroras australes (en el hemisferio sur). Estas auroras presentan un color amarillo verdoso cuando los electrones chocan contra las moléculas de oxígeno a baja presión, y un color rojo si la colisión es a muy baja presión contra una molécula de nitrógeno.

Exosfera

Es la última capa de la atmósfera. Presenta una bajísima densidad atmosférica. El color del cielo se oscurece debido a que el aire no puede captar la luz solar.

Capas Fluidas: Atmósfera e Hidrosfera

La atmósfera y la hidrosfera se consideran capas fluidas porque ambas están constituidas por fluidos (aire y agua). El agua pasa de la hidrosfera a la atmósfera por evaporación. Al enfriarse, se condensa y forma las nubes. La precipitación devuelve el agua a la Tierra. A partir de ahí, el agua puede seguir varios caminos: la escorrentía superficial (desplazamiento sobre la superficie terrestre hacia las zonas más bajas), la retención (cantidad de agua en función del suelo, del clima y de la acción de los seres vivos) y la infiltración, que, atravesando las capas permeables del terreno, se incorpora a las aguas freáticas, dando lugar a la escorrentía subterránea que circula hacia el mar. El agua que se incorporó a la biosfera retorna por transpiración, que, unida a la evaporación, se incluye en el concepto de evapotranspiración.

Funcionamiento de la Máquina Climática

El funcionamiento de la máquina climática se basa en los movimientos generados debido a la existencia de un gradiente entre dos puntos.

Gradiente

Diferencia existente de temperatura, humedad o presión entre dos puntos. En el caso de la atmósfera, el transporte entre los dos puntos lo realiza el viento; en el de la hidrosfera, las corrientes oceánicas. Cuanto mayor sea el gradiente entre dos puntos, más vigorosa será la circulación del viento o de las corrientes oceánicas. El flujo cesa cuando los parámetros se igualan y el gradiente se reduce a cero.

Comportamiento de la Atmósfera y la Hidrosfera

El comportamiento de la atmósfera es distinto al de la hidrosfera debido a sus diferencias en densidad, movilidad, capacidad para almacenar calor y para conducirlo.

Movimientos Verticales

• AIRE: Es un muy mal conductor del calor. Se calienta gracias al calor irradiado desde la superficie terrestre. El aire superficial tiende a subir, mientras que el aire de altura tiende a bajar.
• AGUA: Es mejor conductora del calor, por lo que se calienta la parte superficial de la hidrosfera, permaneciendo más fría el agua del fondo. El movimiento vertical solo es posible en lugares donde el agua de la superficie está más fría que la del fondo.

Movimientos Horizontales

El desplazamiento de los vientos o las corrientes oceánicas se debe al contraste térmico horizontal generado por la desigual insolación de la superficie terrestre. Gracias a este transporte de calor, se amortiguan las diferencias térmicas entre los polos y el Ecuador terrestre. La presencia de masas continentales dificulta este transporte de calor, ya que frena y desvía los vientos y las corrientes oceánicas.