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La atmosfera y el clima

 

COMPOSICIÓN DE LA ATMÓSFERA

La atmósfera es la envoltura gaseosa que rodea a la Tierra. S extiende hasta unos 300 km de la superficie terrestre, aunque se encuentran gases girando  con el planeta hasta unos 10.000 km de altitud.
En 1774 Lavosier y Scheele demostraron que el aire era una mezcla de una quinta parte en volumen de oxígeno y cuatro quintas partes de nitrógeno.

Características de los gases de la atmósfera

El nitrógeno es el principal componente. Es un gas inerte, y se le considera un relleno atmosférico.
El oxígeno, por el contrario, es un gas muy activo que reacciona fácilmente con otros elementos y los oxida. El argón es inerte y es desprendido a la atmósfera a través de los volcanes.
La cantidad de vapor de agua es pequeña y depende de la temperatura del aire. El aire caliente admite mayor proporción de vapor de agua. Los restantes componentes del aire están presentes en cantidades muy reducidas. Por su importancia destaca el dióxido de carbono, que interviene en el calentamiento de la atmósfera mediante el proceso de denominado invernadero.
Además del argón, otros gases nobles se encuentran en cantidades menores. Todos los gases del aire se distribuyen de una manera homogénea hasta unos 90 km de la Tierra, formando una capa denominada homosfera. Por encima de esta zona, los gases ya no se disponen de una manera homogénea, sino que forman capas con una composición determinada.
Rodeando la homosfera existe una capa formada  por moléculas de nitrógeno (N2), encima de la cual se sitúa otra rica en oxígeno atómico, y finalmente dos capas más: una de helio y otra de hidrógeno atómico.
Estas cuatro capas forman en conjunto la heterosfera, que se extiende hasta una altura de unos 10.000 km.

ESTRUCTURA DE LA ATMÓSFERA

La división de la atmósfera se realiza en función de los cambios de temperatura que presenta en su zonación vertical. Se distinguen cuatro capas: troposfera, estratosfera, mesosfera, y termosfera.
La primera capa, la que está en contacto con la superficie de la Tierra, se denomina Tropofera. En ella se produce una disminución paulatina de la temperatura en altitud, hasta alcanzar los  -70ºC a una altura que oscila entre los 10 km en los polos y los 18 en el ecuador.
El límite de la troposfera se denomina tropopausa. A partir de la tropopausa, la temperatura aumenta hasta alcanzar los 10º-20ºC en la segunda capa, llamada estratosfera. Esta capa se extiende hasta unos 50 km de altitud. En la estratosfera se sitúa la capa de ozono, que es la causante del aumento de la temperatura.
El final de la estratosfera se denomina estratopausa.
La mesosfera se caracteriza por una fuerte disminución de la temperatura  que alcanza los –140ºC. Acaba a una altitud de 80 km (mesopausa).
La termosfera es la última capa de la atmósfera. Se la denomina también ionosfera. Y alcanza a los 800 km temperaturas superiores a los 1.000ºC.

LA REGULACIÓN DE LA TEMPERATURA ATMOSFÉRICA.
El calentamiento desigual de la superficie de la Tierra, máximo en el ecuador y mínimo en los polos, obliga a que se establezca un mecanismo de redistribución de este calor. La mayor radiación solar en el ecuador  calienta el aire, lo eleva y crea zonas de baja presión. Para equilibrar esta baja presión, el aire frío y pesado de los polos desciende hasta el ecuador. Se establece así un desplazamiento del aire caliente desde el ecuador a los polos, por las zonas altas de la atmósfera, y una corriente de aire frío por las capas bajas, desde los polos al ecuador. De esta manera  se restablece el equilibrio en la temperatura de la Tierra.
Sin embargo, el giro del planeta sobre su eje hace que esta circulación sea mucho más compleja. El aire que se desplaza desde los polos al ecuador es desviado en el hemisferio norte hacia la izquierda. A este fenómeno se le denomina efecto de la aceleración de Coriolis. Debido a esto, se establecen en la Tierra  varias circulaciones parciales que establecen un equilibrio general en la temperatura de la Tierra.
Esta circulación del aire en varias células determina en la Tierra zonas de altas presiones (zonas donde el aire baja) y zonas de bajas presiones (donde el aire se eleva).

EVAPORACIÓN Y FORMACIÓN DE NUBES

La cantidad de agua determina la formulación de las nubes. Mientras el aire caliente aumenta la cantidad de vapor de agua existente en la atmósfera, el aire frío hace el efecto contrario.
La manera que tiene la atmósfera de expulsar el vapor de agua sobrante es condensándolo, primero en forma de nubes y luego en forma de precipitación.
La dinámica de la atmósfera marca varias maneras de provocar precipitaciones. El aire caliente, que contiene una cantidad de vapor importante, tiende a ascender a las zonas latas. Según va ascendiendo tiene menor presión, por lo que se expande y por tanto se enfría, lo que implica que no pueda contener tanto vapor de agua. Así llega un momento en que se forman las nubes, que es cuando se alcanza el denominado punto de rocío.
Las nubes están formadas por una suspensión de gotas de agua en continuo movimiento ascendente y descendente, motivado por la ascensión del aire. Cuando la concentración de gotas de agua es tan grande que el aire es incapaz de elevarlas, se produce la precipitación. Cuando el aire se enfría por la noche, se produce la condensación de gotas de agua que conocemos con el nombre de rocío.

Tipos de precipitaciones

Precipitación frontal. El aire frío procedente de los polos choca frecuentemente  con el aire cálido  procedente de los trópicos. El aire frío y el cálido no se mezclan, por lo que el cálido, menos pesado, se eleva por encima del frío. La elevación del aire cálido origina enfriamiento  y la condensación del vapor de agua que contiene.

La tendencia  del aire frío a seguir progresando hacia el sur y la del aire cálido a hacerlo hacia el norte, originan que el frente se ondule  y que el aire frío (más pesado) forme una cuña  por debajo del cálido, creando una zona de baja presión o borrasca. El enfriamiento del aire cálido que asciende por encima del frío termina por disolver la borrasca.

Precipitación orográfica. Si el viento sopla constante desde un lugar de evaporación continuo como  el mar, llega a una montaña  y asciende por la ladera, el resultado es el enfriamiento de aire, la formación de nubes y la precipitación.

Precipitación por convención.  En lugares de gran calentamiento del suelo, como en las zonas    ecuatoriales, el aire se calienta en contacto con la superficie del terreno, asciende verticalmente, baja el punto de saturación, y parte del vapor se condensa formando nubes. Por el calor  que origina   la condensación, se mantiene la actividad de la nube, que produce precipitaciones.

Las lluvias de convergencia. El aire asciende por el choque de dos masas de aire de temperatura y humedad similares, procedentes de las zonas cercanas de los hemisferios norte y sur que son arrastradas por los vientos alisios. Esta convergencia de vientos provoca lluvias muy intensas.

EL CLIMA
La atmósfera presenta en cada momento unas características concretas de temperatura, presión atmosférica, humedad, precipitaciones, viento, etc. A su conjunto se le denomina tiempo atmosférico.
Sin embargo, el clima se suele definir como el conjunto de fenómenos meteorológicos que caracterizan una zona determinada en un periodo de tiempo amplio. En otras palabras, es el promedio del tiempo  atmosférico que reina en una zona durante varios años.

 

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