¿Qué es la Atmósfera Terrestre?

La atmósfera es la capa fluida de aproximadamente 10.000 km de espesor que rodea la Tierra. Está formada por una mezcla de gases, líquidos y sólidos en suspensión. Es importante destacar que el 95% de su masa total se concentra en los primeros 15 km de altitud.

Composición de la Atmósfera

Los componentes del aire se clasifican según su proporción:

• Componentes mayoritarios: Son aquellos que se encuentran en mayor proporción, como el Nitrógeno (N₂), el Oxígeno (O₂), el Argón (Ar) y el Dióxido de Carbono (CO₂).
• Componentes minoritarios: Son los gases restantes que aparecen en cantidades muy pequeñas.

Estructura Vertical: Homosfera y Heterosfera

Según la homogeneidad de su composición, la atmósfera se divide en:

• Homosfera: Comprende los primeros 80-100 km de altitud. En esta región, la composición del aire es notablemente homogénea y las proporciones de sus gases se mantienen constantes.
• Heterosfera: Se extiende por encima de la homosfera. Aquí, la composición del aire varía significativamente con la altitud, y los gases se distribuyen en capas según su peso molecular, predominando unos sobre otros a diferentes alturas.

Presión Atmosférica

La presión atmosférica es el peso que ejerce la masa de aire de la atmósfera sobre la superficie terrestre. Dado que casi la totalidad de la masa atmosférica se concentra en los primeros kilómetros sobre la superficie, la presión disminuye rápidamente con la altura. Este valor se mide con un instrumento llamado barómetro y en los mapas meteorológicos se representa mediante isobaras, que son líneas que unen puntos de igual presión.

Las Capas de la Atmósfera

La atmósfera se divide en varias capas según las variaciones de temperatura con la altitud.

Troposfera

Es la capa más baja. Su espesor varía entre los 9 km sobre los polos y los 18 km sobre el ecuador, con una altura media de 12 km. Contiene la mayoría de los gases atmosféricos y es donde ocurren los fenómenos meteorológicos. A los primeros 500 metros se les denomina “capa sucia” porque en ellos se concentra el polvo procedente de desiertos, volcanes, etc. La temperatura es máxima en su parte inferior (alrededor de 15 °C de media) y desciende con la altitud según un Gradiente Térmico Vertical de 6,5 °C por cada kilómetro ascendido, hasta alcanzar los -70 °C en su límite superior, la tropopausa.

Estratosfera

Se extiende desde la tropopausa hasta los 50 km de altura. Su límite superior es la estratopausa. En esta capa se genera y se encuentra la mayor parte del ozono atmosférico, que se concentra principalmente entre los 15 y 30 km de altura, formando la conocida capa de ozono. La temperatura en la estratosfera asciende hasta alcanzar los 0 °C debido a la absorción de la radiación solar ultravioleta por parte del ozono, actuando como una pantalla protectora fundamental para la vida en la Tierra.

Mesosfera

Se extiende desde la estratopausa hasta los 80 km de altitud. En esta capa, la temperatura vuelve a disminuir con la altura, alcanzando los -140 °C en su límite superior, la mesopausa. Es en la mesosfera donde la mayoría de los meteoritos se desintegran al entrar en la atmósfera terrestre.

Ionosfera o Termosfera

En esta capa, gran parte de las moléculas de gas están ionizadas (con carga eléctrica positiva) debido a la absorción de radiaciones solares de alta energía, lo que provoca que el nitrógeno y el oxígeno pierdan electrones. Esta ionización es la que permite que las ondas de radio y televisión reboten, facilitando las telecomunicaciones a larga distancia. La temperatura asciende drásticamente, pudiendo superar los 1000 °C. Su límite superior, la termopausa, se sitúa entre los 600 y 800 km.

Exosfera

Es la capa más externa de la atmósfera, extendiéndose desde los 600-800 km hasta unos 10.000 km de distancia. La densidad de gases es extremadamente baja, llegando a ser similar a la del espacio exterior. Es la zona de transición entre la atmósfera terrestre y el espacio.

Funciones y Dinámica Atmosférica

Balance Energético de la Tierra

Del total de la radiación solar que llega a nuestro planeta:

• Un 30% es reflejada de vuelta al espacio (fenómeno conocido como albedo).
• Un 25% es absorbida directamente por la atmósfera: un 3% por la capa de ozono, un 17% por el vapor de agua y las partículas en suspensión, y un 5% por las nubes.
• Un 45% es absorbida por la superficie terrestre (continentes y océanos).

Función Protectora y Reguladora

La atmósfera cumple funciones vitales para el planeta:

• Función protectora: Absorbe de manera selectiva las radiaciones solares. En la ionosfera se absorben las radiaciones de onda corta y alta energía (rayos X y gamma), mientras que en la estratosfera (ozonosfera) se absorbe gran parte de la dañina radiación ultravioleta.
• Función reguladora: Durante el día, refleja y absorbe parte de la radiación solar, evitando el sobrecalentamiento de la superficie. Por la noche, absorbe parte de la radiación infrarroja emitida por la superficie, evitando un enfriamiento excesivo. Además, la circulación del aire compensa los desequilibrios de temperatura entre las distintas zonas del planeta.

El Albedo Planetario

Se denomina albedo a la fracción de la radiación solar que es reflejada por una superficie. En la atmósfera, las nubes y el polvo reflejan una parte significativa de la luz solar. Un incremento del albedo global produce un enfriamiento del planeta.

El Efecto Invernadero

La radiación solar que no es reflejada (que no forma parte del albedo) llega al suelo y lo calienta. La superficie terrestre, a su vez, emite esta energía en forma de radiación infrarroja (calor). Gases como el dióxido de carbono (CO₂) y el vapor de agua absorben esta radiación infrarroja, impidiendo que escape al espacio y calentando así la atmósfera. Este proceso natural es fundamental para mantener una temperatura habitable en la Tierra.

Circulación General del Aire

La circulación atmosférica es el motor que redistribuye la energía solar que llega a la Tierra, transportando calor desde el ecuador hacia las latitudes más altas y disminuyendo así las diferencias de temperatura globales.

Fenómenos y Procesos Atmosféricos

La Inversión Térmica

Normalmente, en la troposfera, la temperatura disminuye con la altura, por lo que el aire más cálido y menos denso de la superficie tiende a ascender. Sin embargo, en ocasiones se producen zonas donde la temperatura aumenta con la altura. A este fenómeno se le llama inversión térmica, y actúa como una “tapa” que impide el ascenso del aire situado debajo, atrapando contaminantes.

Las inversiones térmicas suelen producirse en invierno, durante noches largas y despejadas, cuando la superficie se enfría rápidamente, provocando que la capa de aire en contacto con ella se enfríe más que el aire situado por encima. Las situaciones de anticiclón (alta presión) favorecen su formación. La inversión se rompe cuando la radiación solar calienta la superficie terrestre y, con ella, el aire próximo.

Contaminación Atmosférica

Se define como la presencia en el aire de materias o formas de energía en concentraciones suficientemente elevadas como para implicar un riesgo o daño para las personas, los ecosistemas o los bienes. Las fuentes de contaminación pueden ser:

• Naturales: Comprenden las emisiones debidas a la actividad biológica de la biosfera (ej. polen), erupciones volcánicas o incendios forestales naturales.
• Antrópicas: Se originan como consecuencia de la actividad humana. Destaca especialmente la combustión de combustibles fósiles y sus derivados en la industria, el transporte y la generación de energía.