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  • 1. LA ATMÓFERACOMPOSICIÓN Y ESTRUCTURA Ciencias de la Tierra y Medioambinetales - 2º BCT Colegio Espíritu Santo – Baena (Córdoba) Profesor: José L. Bujalance de Miguel
  • 2. LA ATMÓSFERA ComposiciónLa atmósfera está formada por una mezcla de gases,denominada aire, y una serie de partículas sólidas ylíquidas en suspensión, denominadas aerosoles (quese concentran en la parte baja de la atmósfera por sumayor densidad).La composición en gases de la atmósfera varía con laaltura, debido a la diferente densidad de los mismos, deahí que se puedan distinguir dos capas en función de lacomposición química de los gases que la forman: lahomosfera y la heterosfera.
  • 3. LA ATMÓSFERA Composición: homosfera La homosfera se extiende desde el nivel del mar hasta unos 80 km de altitud, y su composición química es bastante uniforme. Podemos clasificar los componentes gaseosos en tres grupos:  Mayoritarios, como el N2 (nitrógeno molecular) con un 78% en volumen, O 2 (oxígeno molecular) con un 20,9%, Ar (argón) con el 0,93% y CO 2 (dióxido de carbono) con el 0,03%.  Minoritarios, que por estar en muy pequeñas proporciones se miden en partes por millón (ppm) y que se dividen a su vez en reactivos (monóxido de carbono (CO), metano (CH4), hidrocarburos, óxido nítrico (NO) dióxido de nitrógeno (NO2), amoníaco (NH3), dióxido de azufre (SO2), ozono (O3), etc.) y no reactivos (He, Ne, Kr, Xn, óxido nitroso (N2O) y H2 ).  Variables, como el vapor de agua, cuyo papel es muy importante en la regulación del clima, y los contaminantes (sustancias de la más diversa índole), cuyas proporciones están sujetas a fluctuaciones debidas a la proximidad de núcleos urbanos e industriales o a la presencia de corrientes atmosféricas que los transportan, y cuyas consecuencias ecológicas y climáticas inmediatas ya han podido ser demostradas como se verá más adelante.Las escasas variaciones que presenta la homosfera con la altura están relacionadas con el vaporde agua y el ozono. La cantidad de vapor de agua es muy variable como se ha indicado, siendomayor en la capa más baja (cerca del suelo) y prácticamente nula a partir de los 10 ó 12 km. Elozono se encuentra concentrado principalmente entre los 20 y los 50 km. El resto de loscomponentes, aunque sus proporciones relativas se mantengan más o menos uniformes, susvalores absolutos disminuyen con la altura debido a la compresibilidad de los gases.
  • 4. LA ATMÓSFERA Composición: heterosferaLa heterosfera se extiende desde los 80 km de altitud hasta el límite exterior dela atmósfera. No tiene una composición de gases uniforme y la densidad del airees muy pequeña, ya que, debido a la compresibilidad de los gases la mayorparte de la atmósfera se encuentra cerca de la superficie comprimida por supropio peso, de forma que en los primeros 6 km se encuentra el 50 % de lamasa total, y hasta el 95 % por debajo de los 15 km. En la heterosfera existendiferentes capas, cada una de ellas caracterizada por el predominio de undeterminado gas (ver tabla), que se disponen según su densidad. GAS PREDOMINANTE ALTITUD capa de nitrógeno molecular (N 2) entre 80 y 200 km capa de oxígeno atómico (O) entre 200 y 1000 km capa de helio (He) entre 1000 y 3.500 km capa de hidrógeno atómico a partir de 3.500 km
  • 5. LA ATMÓSFERA EstructuraLa atmósfera no presenta la misma temperaturaa lo largo de todo su espesor, por contra, sucomportamiento térmico varia con la altura, aveces disminuye y otras veces aumenta.Atendiendo a estos aspectos la atmósfera sedivide en las siguientes capas: troposfera,estratosfera, mesosfera, termosfera y exosfera;las tres primeras corresponden a la homosfera ylas dos últimas a la heterosfera.
  • 6. LA ATMÓSFERA Estructura TroposferaEs la capa inferior de la atmósfera, se extiende desde la superficie terrestre hasta una altura media de12 km (9 Km sobre los polos y de 18 Km sobre el ecuador).La temperatura de la troposfera es máxima en su parte inferior (unos 15 ºC como media), debido a queel aire se calienta desde la superficie terrestre, a partir de aquí comienza a descender con la altura enuna proporción aproximada de 0,65 ºC/100 metros (1º cada 150 metros), según un gradiente verticalde temperatura (GTV), hasta alcanzar un valor mínimo (-70 ºC) en su límite superior o tropopausa (apartir del cual la temperatura vuelve a aumentar).La troposfera es la zona más densa de la atmósfera, pues, debido a la compresibilidad, los gases seconcentran en su parte más baja conteniendo el 75 % de la masa total de la atmósfera y prácticamentetodo el vapor de agua y las partículas (aerosoles) en suspensión. En ella existen importantes y activosflujos convectivos verticales y horizontales (viento), producidos por las diferencias de presión ytemperatura existentes de unas regiones a otras, así como los fenómenos meteorológicos másimportantes, como las nubes y las precipitaciones tienen lugar en esta parte de la atmósfera. Además, elvapor de agua, al igual que el dióxido de carbono, absorbe calor en forma de radiación de onda largaprocedente del sol y de la superficie de la tierra confiriendo a la troposfera las características de unacapa aislante, que evita el escape del calor de la superficie terrestre (efecto invernadero).La troposfera contiene infinidad de finas partículas de polvo, tan pequeñas y ligeras que los más levesmovimientos del aire las mantienen en suspensión. Se concentran en los primeros 500 m,denominándose esta zona capa sucia. El polvo atmosférico puede proceder de diferentes fuentes: – Partículas de polvo levantadas del suelo por el viento, sobre todo en las llanuras desérticas. – Humos y cenizas procedentes de erupciones volcánicas y combustiones naturales (incendios forestales) o de origen antropogénico como la combustión de carburantes (por la actividad industrial y vehículos). – Partículas de origen biológico (microorganismos, polen y esporas). – Partículas salinas de origen marino (por evaporación de pequeñas gotitas de agua marina levantadas por los fuertes vientos).El polvo de la troposfera contribuye a la coloración rojiza del cielo en la salida y puesta del sol, pero sufunción más importante no puede ser vista; consiste en que determinadas partículas de polvo sirvencomo núcleo de condensación, alrededor de las cuales el vapor de agua de la atmósfera se condensa,formando gotitas microscópicas de agua y dando lugar así a las nubes.
  • 7. LA ATMÓSFERA Estructura EstratosferaSe extiende desde el final de la troposfera hasta la estratopausa, situadaentre los 50 y los 60 Km de altitud. En ella no existen movimientosverticales del aire, sino sólo movimientos horizontales (de hasta 200Km/h), debido a su disposición en estratos superpuestos. Además, noexisten nubes, salvo en su parte inferior, en la que se forman unas dehielo cuya estructura es muy tenue (nubes noctilucientes). Entre los 20 ylos 50 Km se genera y se concentra la mayoría del ozono atmosférico,constituyendo la ozonosfera o capa de ozono, cuya importancia veremosmás adelante. La temperatura en esta capa aumenta con la altura hastaalcanzar valores máximos de 0 a 15 ºC en su límite superior oestratopausa. Este incremento de la temperatura parece estarrelacionado con la absorción por el ozono (O3) de la radiación ultravioletadel Sol.
  • 8. LA ATMÓSFERA Estructura MesosferaConstituye la última capa de la homosfera y se extiendedesde la estratopausa hasta la mesopausa, situada hacia elKm 80. En ella la temperatura disminuye de nuevo hastaalcanzar valores en torno a los -100 ºC en su límite superior.
  • 9. LA ATMÓSFERA Estructura TermosferaMarca el comienzo de la denominada heterosfera extendiéndose desde lamesopausa hasta unos 500 Km de altitud. En su base inferior se componeprincipalmente de N2 (acompañado de oxígeno, tanto en forma molecular comoatómica) y por encima de los 200 km predomina el oxígeno atómico. En estaparte de la atmósfera los átomos de oxígeno y moléculas de N2 absorben losrayos gamma, rayos X y ultravioleta cortos procedentes del Sol, cediendo unelectrón, lo que deja al átomo o a la molécula ionizadas (cargadas positivamente).Los electrones desprendidos originan una corriente eléctrica que se mueve portoda la capa ionizada, de ahí que se la denomine también ionosfera.La temperatura de la termosfera aumenta con la altura debido a la absorción deonda corta, pudiendo alcanzar valores superiores a los 1000 ºC por encima de los300 km, aunque presenta amplias variaciones diurnas y estacionales. Ladensidad del aire de esta zona es tan baja que se aproxima al vacío, por lo queestas altas temperaturas implican poca cantidad de calor.En la ionosfera son muy característicos los fenómenos luminosos conocidoscomo auroras boreales, producidas por las partículas atómicas procedentes delSol que canalizadas por las líneas de fuerza del campo magnético terrestre, sonconcentradas en las zonas polares, interaccionando con los átomos ionizados dela termosfera. Además, las capas ionizadas poseen la facultad de reflejar lasondas de radio procedentes del Sol y de la Tierra.
  • 10. LA ATMÓSFERA Estructura ExosferaSu límite inferior se encuentra entre los 500 y 750 km. La atmósfera enesta zona es muy tenue y está formada de átomos de oxígeno, dehidrógeno y de helio. Los átomos de hidrógeno y de helio puedenescapar al espacio.El límite superior de la atmósfera no existe como tal, aunque podríacorresponder a la zona de clara influencia y predominio de la atmósferasolar (viento solar), constituida por diversas partículas subatómicas(protones y electrones) de alta energía que interaccionan con el campomagnético terrestre, y que se extiende aproximadamente hasta los13.000 Km donde la densidad atmosférica es similar a la del espacioexterior.