¿Qué es la atmósfera terrestre?
La atmósfera terrestre es una delgada capa gaseosa que rodea a nuestro planeta, manteniéndose unida por efecto de la gravedad. Se extiende desde la superficie hasta los 800 o 1000 kilómetros de altura aproximadamente, y se puede dividir en cinco sub-capas: troposfera, estratosfera, mesosfera, termosfera y exosfera.
Se compone en un 78% de nitrógeno y un 21% de oxígeno. En el 1% de gases restantes encontramos vapor de agua, helio, argón, dióxido de carbono, ozono, entre otros.
Además de los diferentes gases ya mencionados (que en conjunto forman lo que denominamos “aire”), la atmósfera también contiene partículas líquidas (como las nubes) y sólidas (como cristales de hielo o aerosoles).
La atmósfera es imprescindible para la vida terrestre, ya que, además de contener los gases necesarios para la respiración de los diferentes organismos, en ella ocurren todos los fenómenos meteorológicos que conocemos.
Capas de la atmósfera
La atmósfera puede dividirse en cinco capas concéntricas y sucesivas. Cada una de ellas se diferencia en función de la altura, de su composición, de su densidad y de los fenómenos naturales que pueden tener lugar. Por otra parte, cabe remarcar que no existen límites estrictos entre capas, sino que se pueden determinar de manera más o menos aproximada gracias a los cambios en el comportamiento de las diferentes variables meteorológicas y en la composición del aire.
Como el aire tiene peso, la gravedad permite que la mayor cantidad de gas se concentre en las capas más bajas. Por este motivo, la densidad del aire disminuye con la altura, a tal punto que cerca del 75% de la masa atmosférica total se ubica en los 11 primeros kilómetros.
Si bien el límite superior de la atmósfera es bastante difuso, se suele considerar cerca de los 1000 kilómetros de altura. No obstante, por encima de los 30 kilómetros solo se encuentra el 1% de su masa total.
Estas son las 5 capas que componen la atmósfera:
- Troposfera
Es la capa más superficial, y se extiende desde la superficie hasta una altura que puede variar entre los 8 y 16 km aproximadamente. Se destaca principalmente porque en su interior se desarrolla la vida terrestre.
La troposfera se calienta desde abajo, gracias a la emisión de calor que se produce desde la superficie (por efecto de la radiación solar incidente). Por tal motivo, la temperatura en esta capa disminuye con la altura. Sin embargo, en determinadas situaciones, puede ocurrir que, en los primeros metros o kilómetros, la temperatura aumente a medida que nos elevamos. Este fenómeno se conoce como “inversión térmica”, y se produce bajo condiciones de gran estabilidad atmosférica. De manera similar, asociado a cómo varía verticalmente la densidad del aire, la presión también disminuye con la altura.
La troposfera también se caracteriza porque en ella se producen importantes movimientos horizontales y verticales de masas de aire, que permiten la existencia de los diferentes fenómenos meteorológicos que conocemos.
En su límite superior encontramos una capa de transición hacia la estratósfera, conocida como “tropopausa”. En esta, la temperatura alcanza valores mínimos muy estables (cerca de los -57ºC). Además, impide que el vapor de agua ascienda más allá de la troposfera.
La altura de la tropopausa es máxima sobre el ecuador (cerca de los 17 kilómetros) y mínima en los polos (menor a los 10 kilómetros).
- Estratosfera
Se ubica entre la tropopausa y los 50 kilómetros de altura aproximadamente. Se caracteriza por presentar un comportamiento de la temperatura inverso al de la troposfera, ya que el valor de esta variable crece con la altura en esta capa. Esto se debe a que en su parte superior se produce una mayor absorción de la radiación solar, lo que provoca un calentamiento respecto a los niveles inferiores.
Otra particularidad de la estratosfera es que los gases que la componen se encuentran separados en sub-capas o estratos, en función de su densidad. La sub-capa más importante (y más conocida) es la llamada “capa de ozono”, que se extiende entre los 30 y 40 kilómetros de altura. Esta capa absorbe la radiación ultravioleta proveniente del sol, protegiendo a nuestro planeta y a los organismos vivos que lo habitan.
Los movimientos verticales de aire son casi nulos en la estratosfera, pero, por el contrario, sí existen fuertes corrientes horizontales que favorecen el transporte de todo tipo de sustancias (presentes en estos niveles) alrededor del mundo. Esto ocurre, por ejemplo, con los compuestos clorofluorocarbonados (CFCs), conocidos por ser los principales responsables de la destrucción de la capa de ozono.
En el límite superior de la estratosfera encontramos la capa de transición denominada “estratopausa”. En ella, la temperatura es estable por encima de los 0ºC.
- Mesosfera
Es la capa más delgada de la atmósfera, y se extiende desde la estratopausa hasta los 80 kilómetros de altura aproximadamente. Contiene solamente el 0,1% de la masa total de aire atmosférico.
Presenta un perfil vertical de la temperatura muy similar al de la troposfera, ya que el valor de esta variable disminuye con la altura. De hecho, en el tope de la mesosfera pueden alcanzarse los -80ºC.
En su límite superior encontramos la capa de transición conocida como “mesopausa”, donde la temperatura es estable (y muy baja), y tienen lugar las reacciones de quimioluminiscencia y aeroluminiscencia.
- Termosfera
Es la capa más amplia de la atmósfera. Se ubica por encima de la mesopausa, hasta los 600 u 800 kilómetros de altura.
En esos niveles, el aire presente es muy escaso, y las partículas son en gran parte átomos cargados eléctricamente (iones) que colisionan entre sí. Por este motivo la capa también suele mencionarse como “ionosfera”.
Una de sus características más importantes es la capacidad de reflejar ondas electromagnéticas. Esto nos permite, por ejemplo, emitir ondas de radio desde la superficie hasta puntos muy distantes de nuestro planeta, gracias al “rebote” contra la ionosfera.
En esta capa se alcanzan temperaturas de hasta 1500ºC, y en su límite superior encontramos la capa de transición conocida como “termopausa”.
- Exosfera
Es la capa más exterior de la atmósfera (ubicada por encima de la termopausa), cuyo final se encuentra entre los 9.000 o 10.000 kilómetros de altura aproximadamente. Es la capa que separa nuestro planeta del espacio exterior.
La exosfera es la capa menos densa, y se compone mayormente de hidrógeno. A diferencia de otras capas, en su composición también encontramos polvo cósmico.
Composición de la atmósfera
La atmósfera de nuestro planeta se constituye principalmente de nitrógeno (78%) y oxígeno (21%). El primero de estos gases es químicamente inerte en el aire, es decir, puede permanecer en la atmósfera sin reaccionar con otro gas. Por el contrario, el oxígeno es un gas muy reactivo en el aire, ya que puede reaccionar constantemente con otros elementos gracias a los procesos de oxidación. Este gas, además, es imprescindible para la respiración de muchos organismos vivos.
En el 1% restante encontramos una gran cantidad de elementos, siendo el argón el más abundante. El resto de los gases se encuentran en concentraciones mucho más pequeñas, expresadas en partes por millón (ppm) o incluso en partes por billón (ppb). De todas formas, algunos de estos tienen una gran influencia en el clima, como el ozono y el dióxido de carbono.
El dióxido de carbono (CO2) llega a la atmósfera por la respiración de los organismos vivos y, en menor medida, por la descomposición de la materia orgánica y la quema de combustibles fósiles. Es uno de los gases de efecto invernadero más importantes, ya que colabora significativamente en el calentamiento global. Esto es posible gracias a su capacidad de absorber parte de la radiación infrarroja emitida desde la superficie terrestre, evitando que se pierda en el espacio. Por otra parte, también tiene un rol fundamental en el proceso de la fotosíntesis.
En cuanto al ozono, su presencia en la estratosfera es un factor clave para proteger la vida en la Tierra de la radiación ultravioleta proveniente del Sol. Sin embargo, y por el contrario, su presencia en la troposfera resulta perjudicial para la salud y el medio ambiente, ya que contribuye a la formación de smog fotoquímico sobre las ciudades.
Por otro lado, nuestra atmósfera almacena vapor de agua en su capa más superficial (troposfera), en cantidades muy variables. Si nos referimos a niveles cercanos al suelo, la concentración de este gas es máxima (por encima del 5% de la masa total de la troposfera) en regiones ecuatoriales, y mínima en zonas muy áridas. El vapor de agua atmosférico también es imprescindible para la formación de nubes y precipitaciones. Además, es un gas que contribuye al efecto invernadero.
Por último, en la atmósfera también podemos encontrar partículas sólidas en suspensión, llamadas “aerosoles”. Algunos ejemplos son el humo, el polvo, las cenizas volcánicas, el polen y las sales marinas.
Papel de la atmósfera
La atmósfera terrestre es imprescindible para el desarrollo de la vida en nuestro planeta.
Primero que nada, gracias a su composición, puede atrapar parte de la radiación infrarroja emitida desde la superficie, y mantener las temperaturas en niveles óptimos para la supervivencia de los diferentes organismos vivos (en su ausencia la temperatura media planetaria rondaría los -30°C). A su vez, gracias a la capa de ozono, también absorbe parte de la radiación ultravioleta proveniente del Sol.
Por otra parte, la atmósfera nos protege de los diferentes meteoroides (objetos que llegan a nuestro planeta desde el espacio exterior), ya que, gracias a la fricción con el aire, estos se desintegran parcial o totalmente antes de llegar a la superficie.
Por último (pero no menos importante), la atmósfera cumple un rol clave en el ciclo hidrológico, ya que, al almacenar vapor de agua, permite la formación de nubes y precipitaciones.
Contaminación atmosférica
Hablamos de contaminación atmosférica cuando la composición normal de la atmósfera se ve alterada. Esto puede suceder cuando ciertas partículas (sólidas o líquidas) llegan al aire y quedan suspendidas, o bien, cuando la concentración más habitual de algún gas varía significativamente, superando los valores habituales.
La contaminación atmosférica puede tener causas naturales (como erupciones volcánicas o el levantamiento de polvo por el viento) o artificiales (gracias a diferentes actividades humanas como el transporte o la industria). En cualquiera de los casos, una atmósfera contaminada puede ser perjudicial para la salud de las personas y el medio ambiente.