La atmosfera

Atmósfera de la Tierra

La atmósfera es una mezcla de nitrógeno (78%), oxígeno (21%), y otros gases (1%) que rodea la Tierra. Alto sobre el planeta, la atmósfera se va haciendo más delgada hasta que gradualmente alcanza el espacio. Se divide en cinco capas. La mayor parte de los estados del tiempo y nubes se encuentran en la primera capa. La atmósfera es parte importante de lo que hace posible que la Tierra sea habitable. Bloquea y evita que algunos de los peligrosos rayos del Sol lleguen a Tierra. Atrapa el calor, haciendo que la Tierra tenga una temperatura agradable. Y el oxígeno dentro de nuestra atmósfera es esencial para la vida.

Composición del aire

El aire esta compuesto principalmente por nitrógeno y oxigeno. Una pequeña fracción restante esta formada por otros gases como dióxido de carbono, helio, argón y kripton. También contiene vapor de agua, pero su proporción varia según el lugar y el clima. A mayor humedad en una zona, mayor cantidad de vapor de agua en el aire.

La composición del aire también varia según la altura, debido a la fuerza de gravedad: los gases mas pesados, como el oxigeno, se mantienen cerca de la superficie terrestre, mientras que los mas ligeros se encuentran en mayor concentración en las zonas altas.

La concentración aproximada de los componentes del aire es:

Componentes del aire	Concentración aproximada
Nitrógeno (N2)	78,03%
Oxigeno (O2)	20,99%
Dióxido de carbono (CO2)	0,03%
Argón (Ar)	0,94%
Neón (Ne)	0,00123%
Helio (He)	0,0004%
Kriptón (Kr)	0,00005%
Xenón (Xe)	0,000006%
Hidrógeno (H)	0,01%
Metano (Ch4)	0,0002%

Gases esenciales para la vida

La atmósfera contiene los tres compuestos gaseosos mas utilizados por los seres vivos:

• El nitrógeno (N2). Las bacterias nitrificantes fijan el nitrógeno directamente de la atmósfera porque este elemento, en forma molecular, no puede ser directamente utilizado por la mayoría de los seres vivos. Estas bacterias entran en simbiosis con algunas especies de plantas y contribuyen con la incorporación del nitrógeno a l planta. Los animales obtienen el nitrógeno al alimentarse de las plantas y lo utilizan para la formación de proteínas.
• El oxigeno (O2). Las plantas y las algas producen oxigeno durante la fotosíntesis, que es usado por todos los seres vivos en la respiración. Ademas, el oxigeno permite la combustión de ciertas sustancias como la madera, la gasolina y el carbón.
• El dióxido e carbono (CO2). Durante la respiración de los seres vivos se producen oxigeno, el CO2 puede apagar el fuego, ya que impide la combustión. Este gas  es muy importante  para los seres vivos porque es utilizado por las plantas para  realizar la fotosíntesis.

Capas de la atmósfera terrestre

Troposfera

Es la capa más cercana a la superficie terrestre, donde se desarrolla la vida y ocurren la mayoría de los fenómenos meteorológicos. Tiene unos 8 km de espesor en los polos y alrededor de 16 km en el ecuador. En esta capa la temperatura disminuye con la altura alrededor de 6,5 °C por kilómetro. La troposfera contiene alrededor del 75% de la masa gaseosa de la atmósfera, así como casi todo el vapor del agua. En ella se ubica la tropopausa.

Estratosfera

Es la capa que se encuentra entre los 10 km y los 50 km de altura. Los gases se encuentran separados formando capas o estratos de acuerdo a su peso. Una de ellas es la capa de ozono que protege a la Tierra del exceso de rayos ultravioleta provenientes del Sol. Las cantidades de oxígeno y anhídrido carbónico son casi nulas y aumenta la proporción de hidrógeno. Actúa como regulador de la temperatura, siendo en su parte inferior cercana a los -60 °C y aumentando con la altura hasta los 10 ó 17 °C. En ella se ubica la estratopausa.

Mesosfera

Es la capa donde la temperatura puede disminuir ( o descender) hasta los -70 °C conforme aumenta su altitud. Se extiende desde la estratopausa (zona de contacto entre la estratosfera y la mesosfera) hasta una altura de unos 80 km, donde la temperatura vuelve a descender hasta unos -80 °C o -90 °C. En ella se ubica la mesopausa.

Termosfera o Ionosfera

Es la capa que se encuentra entre los 90 y los 400 kilómetros de altura. Su límite superior es la termopausa. En ella existen capas formadas por átomos cargados eléctricamente, llamados iones. Al ser una capa conductora de electricidad es la que posibilita las transmisiones de radio y televisión por su propiedad de reflejar las ondas electromagnéticas. El gas predominante es el hidrógeno. Allí se produce la destrucción de los meteoritos que llegan a la Tierra. Su temperatura aumenta desde los -73 °C hasta llegar a 1.500 °C. En ella se ubica la ionopausa.

Exosfera

La exósfera es la capa de la atmósfera terrestre en la que los gases poco a poco se dispersan hasta que la composición es similar a la del espacio exterior. Es la última capa de la atmósfera, se localiza por encima de la termosfera, aproximadamente a unas 360 millas de altitud, en contacto con el espacio exterior, donde existe prácticamente el vacío. Es la región atmosférica más distante de la superficie terrestre. En esta capa la temperatura no varía y el aire pierde sus cualidades físico–químicas. En ella se ubica la exopausa.

La exósfera es la capa superior de la atmósfera terrestre. En la exósfera, una molécula puede viajar hacia arriba moviéndose lo suficientemente rápido para alcanzar la velocidad de escape, si se mueve por debajo de la velocidad de escape se le impedirá escapar del cuerpo celeste por la gravedad. Todo debido a la baja densidad de la exósfera. La exósfera es la última capa antes del espacio exterior. Dado que no existe una frontera clara entre el espacio exterior y la exósfera, la exósfera es a veces considerada una parte del espacio ultraterrestre. Composición de la Exósfera Los principales gases dentro de la exósfera son los gases más ligeros:

• Hidrógeno
• Algo de helio
• Dióxido de carbono
• Oxígeno atómico.

Límites de la Exósfera La altitud de su límite inferior, conocida como la termopausa o exobase, oscila entre 250 a 500 kilómetros dependiendo de la actividad solar. El límite superior de la exósfera puede ser definido teóricamente por la altitud de aproximadamente 190.000 kilómetros; la mitad de la distancia a la Luna. Esto es debido a que como dijimos la zona de transición entre la atmósfera de la Tierra y el espacio interplanetario es la misma exósfera.

Origen de la atmósfera

El enfriamiento y la y la contracción de la corteza de la Tierra primitiva, mediante procesos similares a las erupciones volcánicas, produjeron la emisión de gases y vapor de agua. Se formo así una atmósfera primitiva con una composición similar a las de Venus y Martes.

Al condenarse el vapor de agua, las nubes formadas se precipitaron en forma de lluvia. Esto acelero el enfriamiento del planeta, aunque el agua se evaporaba o hervía antes de llagar a la superficie. Mas tarde, el CO2  disuelto en la lluvia paso a formar parte de las rocas carbonatadas sedimentarias, disminuyendo el CO2 en la atmósfera.

El nitrógeno  es un gas que no se condensa sino a muy bajas temperaturas, por lo que es, desde tiempos primitivos hasta hot, el elemento mas abundante en la atmósfera.

Las reacciones químicas iniciales en la Tierra primitiva generaron moléculas orgánicas y, posteriormente, apareció la vida, que fue responsable de la liberación de grandes cantidades  de oxigeno gaseoso, y que cambio  la composición de la atmósfera a las proporciones de gases que conocemos actualmente.

Equilibrio de los gases en la atmósfera

La cantidad de oxigeno y dióxido de carbono en la atmósfera de nuestro planeta se ha mantenido constante durante los últimos 200 millones de años, debido a la fotosíntesis y la respiración. La interacción de estas funciones hace que cada componente del aire que es utilizado por los seres vivos, retorne a la atmósfera  en igual cantidad.

Perdida de equilibrio de gases en la atmósfera

Uno de los problemas ocasionados por las grande emisiones e CO2 por parte de las grandes industrias a nivel mundial, es la perdida del equilibrio de los gases en la atmósfera. La concentración de CO2 aumenta cada vez mas y supera la cantidad que puede ser captada por las plantas durante la fotosíntesis. Así, se acumula el CO2 en la atmósfera, aumentando el efecto invernadero y reduciendo el calentamiento global.

Importancia de la atmósfera

En la atmósfera se desarrolla la vida. Si no existiera la atmósfera sería imposible la vida en este planeta ya que los gases del aire son vitales para la vida en la Tierra: los seres humanos y los animales no pueden sobrevivir sin oxígeno (respiración) y las plantas verdes no pueden sobrevivir sin dióxido de carbono (fotosíntesis). 

Regula la temperatura de la Tierra al evitar que los rayos solares lleguen directamente a su superficie e impide que durante la noche se pierda demasiado calor. La temperatura global media de la Tierra es de 15ºC pero si no hubiera atmósfera la temperatura media del planeta sería de -18ºC. 

Por la noche funciona como si fuera un techo de vidrio conservando el calor del día e impidiendo que se pierda en el espacio. 

Sirve de escudo que protege a la Tierra de la violencia de los rayos solares. Su capa de ozono actúa como un filtro de las radiaciones solares impidiendo que las radiaciones ultravioletas lleguen a la Tierra.