Tema 6. La Atmósfera: concepto, composición y estructura.

La atmósfera es la capa gaseosa que a modo de envoltura protectora rodea la Tierra. Su límite inferior es la parte sólida y líquida del planeta, pero su límite superior es impreciso.

No es un elemento pasivo del planeta, esta en continuo movimiento. Interviene en los procesos externos de la geosfera y la hidrosfera. Es el vehículo de energía por el cual se compensan las diferencias térmicas que se producen en los distintos puntos del planeta, derivadas de la desigual incidencia de la radiación solar.

Los principales componentes de la atmósfera son:

§ Aire: mezcla de gases. Los más abundantes, según su porcentaje en volumen, son nitrógeno (78%), oxígeno (21%) y argón (0,93%); se mantienen prácticamente constantes. Existen otros menos abundantes y con más variación como son el CO2 (0,03%) y el vapor de agua (0,001-0,01%).

§ Polvo atmosférico: diversas partículas en suspensión como polen, esporas, polvo,… difundidas en la atmósfera y procedentes del suelo, del mar, de los volcanes.

Según los parámetros fisicoquímicos que consideremos, la estructura de la atmósfera puede presentar diferencias.

Si atendemos a la variación de la temperatura con la altura, la atmósfera la podemos dividir en las siguientes capas:

§ Troposfera: capa inferior de la atmósfera, en contacto directo con la superficie terrestre. Tiene un espesor medio de unos 12 Km (mayor en el ecuador y menor en los polos). La temperatura en esta zona va disminuyendo casi de manera constante a medida que se asciende, con un descenso medio de unos 6,5ºC por cada Km (gradiente vertical de temperatura: GVT), hasta alcanzar unos -50/-70ºC en la tropopausa, límite que marca la separación con la siguiente capa atmosférica. En esta capa, se producen la mayoría de los fenómenos atmosféricos que configuran el clima de las distintas partes del planeta.

§ Estratosfera: se extiende desde la tropopausa hasta la estratopausa, situada a unos 50 Km de la superficie. En los primeros 20 Km la temperatura permanece prácticamente constante para después aumentar hasta alcanzar un intervalo de 0ºC a 10ºC en su límite superior. Este aumento de temperatura se debe a la absorción de la radiación ultravioleta por parte de las moléculas de ozono, que se concentran en la ozonosfera situada hacia los 22 Km de altura. Se dan algunas turbulencias y se forman algunas nubes.

§ Mesosfera: se extiende por encima de la estratopausa, la temperatura vuelve a descender hasta alcanzar unos valores mínimos de unos -80ºC en su límite superior (mesopausa), situado a unos 80 Km de la superficie.

§ Termosfera: capa de gran espesor, pues se extiende hasta los 500 Km, dispuesta sobre la mesopausa. Se produce de nuevo un aumento de temperatura por la absorción de parte de las radiaciones solares, llegando a alcanzar temperaturas superiores a los 1000ºC. En la parte más baja de esta capa aparecen las estrellas fugaces, nubes noctilucentes; y en la parte superior, las auroras boreales, debidas a la ionización de los gases. La termopausa marca el límite superior de la termosfera.

§ Exosfera: representa el límite superior de la atmósfera, pero su dimensión se desconoce.

Si atendemos a la composición, podemos delimitar las siguientes capas:

§ Homosfera: comprende los primeros 80 Km y, aunque la densidad del aire disminuye rápidamente con la altura, la proporción de los distintos gases, con la excepción del ozono y del vapor de agua que son variables, es bastante uniforme, pues hay mecanismos efectivos de mezcla turbulenta.

§ Heterosfera: se extiende desde los 80-90 Km hasta el límite exterior de la atmósfera y tiene una composición heterogénea. Las moléculas se acumulan en función de la fuerza gravitatoria, las más pesadas en las zonas más bajas y las más ligeras pueden extenderse hasta varios Km de longitud. Según el gas predominante, en la heterosfera se distinguen, en sentido ascendente, las siguientes capas: capa de nitrógeno, capa de oxígeno atómico, capa de helio y capa de hidrógeno atómico.

Si atendemos al estado de ionización de sus componentes podemos delimitar las siguientes capas:

§ Neutrosfera o quimiosfera: se corresponde con los primeros 80 Km de la atmósfera; los átomos y moléculas que existen no están ionizados.

§ Ionosfera: se encuentra en los mismos límites que la termosfera, los componentes están ionizados, pues los rayos X, gamma y ultravioleta que llegan a las capas más externas de la atmósfera si poseen energía suficiente para ionizar los átomos y moléculas. Las capas según la densidad de electrones serían: D, E1 (densidades variables), F1 y F2 (densidad constante). Se reflejan las ondas de radio y televisión.