Atmósfera

Atmósfera, envoltura gaseosa en continua interacción con la superficie oceánica.

Tanto la superficie del océano como la superficie terrestre emergida están en continua interacción con una envoltura gaseosa que rodea la Tierra (unida a ella por atracción gravitatoria): LA ATMÓSFERA. Se extiende hasta una altura aproximada de 10.000 km.), pero es en los primeros 30 km. donde se encuentra el 97% de la concentración de gases (N2, O2, Ar, CO2 y vapor de H2O principalmente) y partículas sólidas que la constituyen.
 
Ha necesitado miles de millones de años para alcanzar su actual composición y estructura que la hacen apta para la respiración de los seres vivos que la habitan. La atmósfera funciona como un escudo antipartículas, ya que retiene las partículas sólidas procedentes de otras partes del sistema solar. La atmósfera y los océanos son los componentes más importantes del clima terrestre. El presupuesto energético de la atmósfera es determinante del estado del clima global, por ello es esencial comprender su composición y estructura.
 

La atmósfera protege la vida en la tierra al absorber la radiación solar ultravioleta, calienta la superficie mediante la retención de calor y reduce las variaciones extremas de temperatura entre el día y la noche

Origen de la atmósfera.

Las envolturas líquida y gaseosa del planeta son producto de la diferenciación gravitacional (organización en capas de densidades decrecientes desde el centro hacia el exterior) que se produjo, sobre todo, en las primeras etapas de la historia geológica (hace 4500 millones de años). Este proceso llevó a la superficie sólida del planeta los compuestos más ligeros mientras el interior se desgasificaba.

Principal mecanismo de desgasificación: vulcanismo. Incluso hoy sigue aportando gases a la atmósfera procedentes de la litosfera y el manto. Los gases emitidos debieron formar una atmósfera primitiva reductora con mayor contenido en H2 (el gas más abundante en todo el Universo), CO2 y vapor de H2O.

Finalmente, con la aparición de la vida microscópica se iniciaron procesos bioquímicos importantes para el futuro de nuestra atmósfera y de la vida. La fotosíntesis incorporaba por vez primera dióxido de carbono de la atmósfera y devolvía oxígeno, acumulándose cada vez más.

Composición de la atmósfera.

Heterosfera.

Se produce una disminución del porcentaje en volumen de gases pesados: argón y dióxido de carbono. Aumenta la proporción de He e H2 , mientras que N2 y O2 permanecen igual que en la Homosfera.

Presenta zonación en capas de distinta composición que varían de espesor en función de la latitud y hora del día, relacionada con el peso atómico de los gases que la constituyen. El nitrógeno molecular (N2 ) se localiza en la capa inferior al ser más denso y el hidrógeno atómico (H) en la más externa.

  • Capa de Hidrogeno Molecular (hasta los 10.000 km.)
  • Capa de Helio (desde los 1.100 a los 3.500 km.)
  • Capa de Ozono (desde los 200 km. a los 1.100 km.)
  • Capa de N2 (desde los 80 a los 200 km. de altura)
Homosfera

Está constituida en su mayor parte por N2 , O2 y Ar, gases menores no reactivos (Ne, He, Kr y Xe). El vapor de agua y el CO2 son los componentes más variables de la atmósfera. Gases menores inestables (CO, NO2 , y CH4 ) son producidos por procesos biológicos y actividades humanas.

Estructura de la atmósfera.

 
Radiación solar y balance de energía en la atmósfera.

La temperatura de la atmósfera depende de la radiación solar y su interacción con los gases atmosféricos y la superficie terrestre y oceánica. La temperatura de la atmósfera depende de la radiación solar y su interacción con los gases atmosféricos y la superficie terrestre y oceánica. Otros factores, como las diferencias en la radiación recibida en las diferentes latitudes y estaciones del año, los movimientos del aire, la continentalidad o proximidad a costa, la altitud, las corrientes oceánicas o la vegetación, controlan el reparto geográfico de las temperaturas.

  • La radiación solar que recibe la Tierra es predominantemente de longitud de onda corta (ultravioleta, visible e infrarrojo próximo). Como promedio, solo el 70% de la radiación solar que llega a la Tierra penetra la atmósfera.
    Una gran parte de la radiación ultravioleta es absorbida en la capa de ozono.
  • El 30% de la radiación solar incidente es devuelta al espacio tras reflejarse en el suelo, los océanos, las nubes o las partículas dispersas por el aire.
  • La Tierra, en el límite superior de la atmósfera recibe una cantidad constante de radiación, unas 2 cal/cm2/min o 1,367 vatios/m2, cantidad que se conoce como “constante solar”. Sin embargo, dependiendo de la inclinación de los rayos solares sobre la superficie terrestre, hay diferencias en la energía recibida.
Transferencia de calor y de agua a través de la interface aire-mar

La temperatura del mar depende de la insolación que recibe, y de la cantidad de calor que irradia de retorno a la atmósfera. El calor es también transferido a través de la superficie del mar por conducción y por efecto de la evaporación.

Como promedio, la superficie del mar es más cálida que la masa de aire, por lo que hay una pérdida neta de calor desde el mar por conducción. Esta pérdida no es relativamente importante en el presupuesto total de calor de los océanos, e incluso sería despreciable si no fuera por el efecto de mezcla convectiva del viento, que retira el aire que ha sido calentado desde la superficie del mar.

La transferencia de agua a la atmósfera es el principal mecanismo por el que el mar pierde calor. Evaporación, condensación y precipitación no son los únicos mecanismos de transferencia de agua a través de la interface aire-mar. La superficie del océano es definida por fuerzas intermoleculares que causan una tensión superficial, donde es menor que la del agua fresca, por lo que el agua de mar rompe más rápidamente cuando se producen disturbios. Los fuertes vientos causan formación de espumas sobre las capas superficiales a la vez que atrapan burbujas de aire.

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