Atmósfera

Conoce a continuación qué es la atmósfera, cómo se formó, cuáles son sus características, su temperatura y su composición. Aprende además sobre sus diferentes capas, importancia y otros datos curiosos.

¿Qué es la atmósfera?

La atmósfera o atmosfera es la capa gaseosa que rodea a la Tierra. Esta capa sella al planeta y nos protege del vacío del espacio, especialmente de la radiación electromagnética emitida por el Sol y de pequeños objetos que vuelan a través del espacio, como los meteoritos. Esta capa también contiene el oxígeno (O2), gas esencial que todos respiramos para vivir.

¿Cómo se formó la atmósfera?: Atmósfera primitiva

Se cree que la Tierra se formó hace unos 5 mil millones de años y que muchos de los gases de nuestra atmósfera fueron expulsados al aire por los primeros volcanes; durante los primeros 500 millones de años habría habido poco o nada de oxígeno libre alrededor de la Tierra. El oxígeno libre consiste en moléculas de oxígeno no unidas a otro elemento, por ejempolo el carbono (para formar dióxido de carbono) o el hidrógeno (para formar agua).

Hace mil millones de años, los primeros organismos acuáticos llamados algas verdeazuladas comenzaron a usar la energía del Sol para dividir las moléculas de agua (H2O) y el dióxido de carbono (CO2), recombinándolas en compuestos orgánicos y oxígeno molecular (O2). Este proceso de conversión de energía solar se conoce como fotosíntesis.

En lo alto de la atmósfera, algunas moléculas de oxígeno (O2) absorbieron energía de los rayos ultravioleta (UV) del Sol y se dividieron para formar átomos individuales de oxígeno. Estos átomos se combinaron con el oxígeno restante y formaron moléculas de ozono (O3), un gas capaz de absorber los rayos UV. La capa de ozono que rodea la Tierra actúa como escudo protector contra la radiación UV.

El aire que respiramos está compuesto por un 78% de nitrógeno (N2), un 21% de oxígeno (O2), 0.9% de argón (Ar) y 0.04% de dióxido de carbono (CO2). El resto está compuesto por elementos llamados oligoelementos, que incluyen vapor de agua, ozono y otras partículas / moléculas que flotan alrededor.

Temperatura de la atmósfera

En la atmósfera de la Tierra, la temperatura varía considerablemente a diferentes alturas. Las temperaturas más frías se encuentran cerca de la mesopausa, a aproximadamente 80 km sobre la superficie, alcanzando valores tan bajos como -100 °C o -148 °F. En contraste, algunas de las temperaturas más cálidas se pueden encontrar en la termosfera, que recibe una fuerte radiación ionizante al nivel de los cinturones de radiación de Van Allen. Las temperaturas en la termosfera superior pueden oscilar entre 500 ° C (932 ° F) y 2.000 ° C (3.632 ° F).

La temperatura promedio global del planeta oscila alrededor de 15 grados Celsius (59 grados Fahrenheit).

Otras características de la atmósfera

• La atmósfera de la Tierra tiene alrededor de 300 millas (480 kilómetros) de espesor, pero la mayor parte de su masa se encuentra en las primeras 10 millas (16 km) desde la superficie.
• La atmósfera actúa como un filtro gigantesco que repele a la mayoría de las radiaciones ultravioletas y absorbe parcialmente los rayos cálidos del sol. La radiación ultravioleta es dañina para los seres vivos, de hecho es la causante de las quemaduras solares. Por su parte, el calor solar que atraviesa la atmosfera es necesario para toda la vida en la Tierra.
• Los límites entre las capas atmosféricas no están claramente definidos, y cambian según la latitud y la estación.
• Esta capa terrestre está tan dispersa que apenas la notamos, pero su peso es igual al de una capa de agua de más de 10 metros (34 pies) de profundidad que cubre todo el planeta. Los últimos 30 kilómetros (19 millas) de la atmósfera contienen aproximadamente el 98% de su masa. La atmósfera (aire) es mucho más delgada a gran altura.
• No existe un límite claro entre la atmósfera y el espacio, sin embargo los científicos concuerdan en que la atmósfera y el espacio exterior se encuentran en una línea imaginaria, llamada línea Karman, que se ubica a unos 100 km (62 millas) de la superficie.
• No existe atmósfera en el espacio.
• Otros planetas y lunas tienen atmósferas, sin embargo son muy diferentes a la atmósfera terrestre; algunos no tienen atmósferas en absoluto.

Estructura y capas de la atmósfera

La atmósfera de la Tierra tiene una estructura en capas. Enumerando desde el suelo hacia el cielo, las capas de la atmósfera son: la troposfera, estratosfera, mesosfera, termosfera y exosfera. Otra capa, llamada ionosfera, se extiende desde la mesosfera a la exosfera. Más allá de la exosfera está el espacio exterior.

(Haz clic en el nombre de la capa o en su fotografía para más información.)

Exosfera

Termosfera

Ionosfera

Mesosfera

Estratosfera

Troposfera

Troposfera

La troposfera es la capa atmosférica más baja. En promedio, se extiende desde el suelo hasta unos 10 kilómetros (6 millas) de altura. Casi todo el clima se desarrolla en la troposfera, ya que contiene el mayor volumen de vapor de agua de la atmósfera.

Estratosfera

La estratosfera se extiende desde la tropopausa, el límite superior de la troposfera, hasta aproximadamente 50 kilómetros (32 millas) sobre la superficie de la Tierra. La estratosfera es crucial para la vida en la Tierra porque contiene pequeñas cantidades de ozono, una forma de oxígeno que impide que los dañinos rayos UV lleguen a la Tierra; la región dentro de la estratosfera donde se encuentra esta delgada capa se llama capa de ozono.

Mesosfera

La mesosfera se extiende desde la estratopausa (el límite superior de la estratosfera) a unos 85 kilómetros (53 millas) sobre la superficie de la Tierra. La mayoría de las estrellas fugaces tienen el tamaño de un grano de arena y se queman antes de entrar en la estratosfera o la troposfera. Sin embargo, en la mesosfera se pueden ver estrellas fugaces, meteoros ardientes, polvo y rocas del espacio exterior.

Ionosfera

La ionosfera se extiende desde la mitad superior de la mesosfera hasta la exosfera. Esta capa atmosférica conduce la electricidad, absorbe las ondas de radio de alta frecuencia y refleja las partículas del viento solar. En esta capa se crean las auroras, llamadas también luces del Norte y del Sur.

Termosfera

La termosfera es la capa más gruesa de la atmósfera. Contiene los gases más ligeros, principalmente oxígeno, helio e hidrógeno. El Telescopio Espacial Hubble y la Estación Espacial Internacional (ISS) orbitan la Tierra en la termosfera.

Exosfera

En el límite superior de la exosfera, la ionosfera se fusiona con el espacio interplanetario o espacio entre los planetas. Muchos satélites meteorológicos orbitan la Tierra en la exosfera.

Animación(video) de las capas atmosféricas de la Tierra:

Atmósferas extraterrestres

Todos los planetas de nuestro sistema solar tienen atmósferas. Sin embargo, la mayoría de estas atmósferas son radicalmente diferentes a las de la Tierra, aunque contienen muchos de los mismos elementos.

El sistema solar tiene dos tipos principales de planetas: planetas terrestres (Mercurio, Venus, Tierra y Marte) y gigantes gaseosos (Júpiter, Saturno, Urano y Neptuno).

Las atmósferas de los planetas terrestres tienen similitudes con la atmósfera terrestre. La atmósfera de Mercurio contiene solo una delgada exosfera dominada por hidrógeno, helio y oxígeno. La atmósfera de Venus es mucho más espesa que la de la Tierra, lo que impide obtener una visión clara del planeta; su atmósfera está dominada por el dióxido de carbono y presenta nubes remolinos de ácido sulfúrico. La atmósfera en Marte también está dominada por el dióxido de carbono, aunque a diferencia de la de Venus, es bastante delgada.

Como su nombre indica, los gigantes gaseosos están compuestos de gases. Sus atmósferas contienen hidrógeno y helio en casi su totalidad. Un dato curioso es que la presencia de metano en las atmósferas de Urano y Neptuno es la causa del brillante color azul que presentan estos planetas.

La mayoría de los cuerpos celestes, incluidos todos los asteroides en el cinturón de asteroides y nuestra propia luna, no tienen atmósferas. La falta de atmósfera en la Luna significa que no tiene clima. Sin viento ni agua que los erosione, muchos cráteres de la Luna han estado ahí durante cientos e incluso miles de años.

Movimientos de la atmósfera

Existe un patrón constante que describe cómo el aire se mueve alrededor de la atmósfera de nuestro planeta. Este patrón, llamado circulación atmosférica, se ve afectado por la rotación de la Tierra y por el hecho de que el Sol calienta más a la Tierra en el ecuador que en los polos.

En los trópicos, cerca del ecuador, el aire caliente se eleva. Cuando llega a unos 10-15 km (6-9 millas) de altitud, comienza a fluir lejos del ecuador y hacia los polos. El aire que se eleva justo al norte del ecuador fluye hacia el norte. El aire que se eleva justo al sur del ecuador fluye hacia el sur. Cuando el aire se enfría, vuelve a descender, fluye hacia el ecuador y vuelve a calentarse. En este punto, el aire caliente se eleva nuevamente y se repite el mismo patrón, conocido como convección.

Sin embargo, debido a que la Tierra rota, el aire que se mueve hacia el norte y hacia el sur desde el ecuador también gira con la rotación de la Tierra. El aire que va hacia el norte gira a la derecha y el aire que viaja hacia el sur gira a la izquierda. El poder de giro de la Tierra que hace que el aire fluya de esta manera se conoce como el Efecto Coriolis. Si la Tierra no girara, habría una sola célula grande de convección entre el ecuador y el Polo Norte, así como una gran célula de convección entre el ecuador y el Polo Sur. Dado que la Tierra gira, la convección se divide en tres celdas al norte del ecuador, y tres al sur del ecuador.

Función e importancia de la atmósfera

Sin la atmósfera, la Tierra se parecería mucho más a la Luna.

Los gases atmosféricos, especialmente el dióxido de carbono (CO2) y el oxígeno (O2), son extremadamente importantes para los organismos vivos. La atmósfera hace posible la fotosíntesis, proceso mediante el cual las plantas usan el dióxido de carbono (CO2) y crean oxígeno (O2). Al crear oxígeno y alimentos, las plantas han creado un entorno favorable para los animales. En la respiración, los animales usan oxígeno para convertir el azúcar en energía alimenticia.

Por otra parte, la atmósfera es un importante reservorio de agua. Debido al ciclo hidrológico, el agua pasa mucho tiempo en la atmósfera, principalmente como vapor de agua.

El ozono en la atmósfera hace posible la vida en la Tierra. El ozono en la atmósfera superior absorbe la radiación ultravioleta (UV) de alta energía proveniente del Sol, protegiendo a todos los seres vivos del planeta. Sin ozono, solo las formas de vida más simples podrían vivir en la Tierra.

La atmósfera mantiene la temperatura de la Tierra estable y moderada. Junto con los océanos, la atmósfera mantiene las temperaturas del planeta dentro de un rango aceptable. Sin una capa atmosférica, las temperaturas de la Tierra serían demasiado frías por la noche y abrasadoras durante el día.

Tambié proporciona un medio para que las ondas viajen. La atmósfera está compuesta de gases que ocupan espacio y transmiten energía. Las ondas sonoras se encuentran entre los tipos de energía que viajan a través de la atmósfera. Sin ella, no podríamos escuchar un solo sonido, la Tierra sería tan silenciosa como el espacio exterior. En adición, ningún insecto, pájaro o avión podría volar, porque no habría atmósfera para sostenerlos.

Contaminación atmosférica

La contaminación de la atmósfera se refiere a la liberación de contaminantes en el aire que son perjudiciales para la salud humana y el planeta en su conjunto.

Causas de la contaminación del aire

• Quema de combustibles fósiles: el dióxido de azufre emitido por la combustión de combustibles fósiles como el carbón, el petróleo y otros combustibles de fábrica, es una de las principales causas de la contaminación del aire. La contaminación que se emite desde vehículos, incluidos camiones, jeeps, automóviles, trenes y aviones, también causa una contaminación atmosférica significativa.
• Actividades agrícolas: el amoníaco es uno de los gases más peligrosos en la atmósfera. Es un producto muy común derivado de las actividades relacionadas con la agricultura.
• Escape de fábricas e industrias: las industrias manufactureras liberan gran cantidad de monóxido de carbono, hidrocarburos, compuestos orgánicos y productos químicos en el aire, lo que deteriora la calidad del mismo.
• Operaciones mineras: durante el proceso de la minería se liberan polvos y productos químicos que causan una contaminación masiva del aire.
• Contaminación del aire interior: los productos de limpieza del hogar y los suministros de pintura emiten sustancias químicas tóxicas en el aire y causan contaminación atmosférica.

Efectos de la contaminación del aire

• Problemas respiratorios y cardíacos: los efectos de la contaminación del aire son alarmantes. Además del cáncer, se sabe que crean varias afecciones respiratorias y cardíacas.
• Calentamiento global: con el aumento de las temperaturas en todo el mundo, se produce un aumento del nivel del mar y el derretimiento del hielo en las regiones polares y los icebergs.
• Lluvia ácida: cuando llueve, las gotas de agua se combinan con los contaminantes en el aire, se vuelven ácidas y luego caen al suelo en forma de lluvia ácida. La lluvia ácida puede causar un gran daño a humanos, animales y cultivos.
• Efecto en la vida silvestre: las sustancias tóxicas presentes en el aire pueden obligar a las especies silvestres a trasladarse y cambiar su hábitat. Por otro lado, algunos contaminantes tóxicos en el aire terminan depositándose sobre la superficie del agua y afectan seriamente la vida acuática.
• Depleción de la capa de ozono: el grosor de la capa de ozono de la Tierra se reduce debido a la presencia de clorofluorocarbonos en la atmósfera. A medida que la capa de ozono adelgaza, los rayos UV del Sol pueden incidir más sobre nosotros y causarnos problemas en la piel y los ojos.

¿Cómo cuidar y proteger la atmósfera?

La mejor manera de cuidar nuestra atmósfera es comprender el concepto de Reducir, Reutilizar y Reciclar.

• No deseches artículos si puedes reutilizarlos para otro propósito. Por ejemplo puedes reutilizar frascos vacíos para almacenar cereales o legumbres.
• Usa más el transporte público; mientras más personas usen el transporte público, menos contaminación enviaremos a la atmósfera.
• Ahorra la energía eléctrica; no dejes electrodomésticos ni luces encendidas si no las estás usando.
• Opta por los recursos energéticos limpios, como la energía solar, eólica y geotérmica.
• Usa dispositivos energéticamente eficientes; un buen ejemplo son las luces LED, ya que consumen menos electricidad que sus contrapartes, duran más tiempo, reducen las facturas de electricidad y ayudan a reducir la contaminación.

Imágenes de la atmósfera

Respuestas rápidas a preguntas frecuentes