LA ATMÓSFERA

EL AIRE
Recurso natural indispensable para el hombre, forma alrededor de la Tierra una capa cuyo espesor no se conoce con exactitud; pero se cree que es superior a los 100 kilómetros. Es invisible. Su presencia se manifiesta por los efectos tan variados de los vientos.
La industria produce humos y desechos gaseosos que contaminan o ensucian el aire, causando muchas veces graves consecuencias para los seres vivos.
Podemos definirlo de la siguiente manera:



Decimos que el aire es una mezcla porque:
a. La proporción en que intervienen sus componentes varía según la zona atmosférica. Esta es una propiedad característica de la mezcla. Así en la costa, durante el invierno, el aire contiene gran cantidad de vapor de agua, o sea, es muy húmedo. En la sierra, los que van de la costa o de la selva respiran con dificultad porque el aire contiene menos oxígeno y es más seco.
b. Sus componentes se pueden separar sin que intervenga ninguna reacción química, bastando la aplicación de las propiedades físicas de los mismos, como sucede en la destilación del aire líquido.
c. Si el aire fuese una combinación, en vez de ser una mezcla, nada de lo dicho anteriormente se cumpliría, pues todos los gases que lo integran perderían sus propiedades (en especial el oxígeno).
COMPOSICIÓN DEL AIRE
El aire está constituido por:
1. Oxígeno, elemento indispensable para la respiración, combustión y fermentación.
2. Nitrógeno, que diluye al oxígeno, retardando sus acciones químicas e interviene en el ciclo vital de los animales y de las plantas.
3. Anhídrido carbónico, que interviene en la fotosíntesis, proceso por el cual las plantas transforman el anhídrido carbónico en alimentos.
4. Vapor de agua, encargado de evitar una excesiva evaporación, equilibra el régimen de las lluvias.

Estructura de la atmósfera
La atmósfera no es una capa homogénea.
Teniendo en cuenta los cambios térmicos que en ella se produce, la atmósfera se divide en cinco capas:
- Troposfera: Es la capa más cercana a la corteza terrestre. Se extiende hasta una altura de 8 kilómetros sobre los polos y de unos 18 kilómetros sobre el ecuador.
Tienen lugar la mayor parte de los fenómenos relacionados con el tiempo atmosférico (vientos, nubes y lluvias) y en ella las temperaturas descienden a razón de 6ºC por kilómetro de altitud. En su nivel superior se forman las nubes más altas, que son los cirros.
Hay una gran movilidad de gases. La troposfera contiene el 80% de toda la masa de gases de la atmósfera y el 99% de todo el vapor de agua. Con la altura disminuye la densidad del aire, la temperatura y la presión.
- Estratosfera: Se llama así porque los gases se disponen por su densidad en capas o estratos horizontales a causa de no haber corrientes verticales.
Es zona de equilibro dinámico por no tener corrientes, y térmico porque la temperatura es baja pero constante, aproximadamente -70ºC. A medida que asciende la altitud, la temperatura aumenta debido a que el ozono absorbe la luz solar.
Carece de vapor de agua, de dióxido de carbono y el oxígeno está muy enrarecido, pero en cambio hay hidrógeno y helio.
- Mesosfera: Se sitúa entre los 50 y 80 km de altitud.
La temperatura sufre un fuerte descenso térmico y alcanza temperaturas de -90ºC, la más baja de la atmósfera. Hay fuertes movimientos turbulentos sobre una capa de aire caliente.
Es una capa importante por la ionización y las reacciones químicas que ocurren en ella. Los gases apenas se mueven.
- Termosfera: Se sitúa a partir de los 80 km. Es la penúltima capa térmica, donde la temperatura aumenta de forma progresiva.
A estas alturas, el aire está enrarecido extremadamente. Las partículas experimentan una ionización por radiación ultravioleta y tienden a permanecer ionizadas debido a las mínimas colisiones que se producen entre los iones.
La termosfera ejerce una gran importancia en la refracción de las ondas, como por ejemplo las de radio.
- Exosfera: Se sitúa a partir de los 400 km, es la última capa térmica.


Efecto Invernadero de varios gases de la atmósfera
Se llama efecto invernadero al proceso por el que ciertos gases de la atmósfera retienen gran parte de la radiación infrarroja emitida por la Tierra y la remiten de nuevo a la superficie terrestre calentando la misma. Estos gases han estado presentes en la atmósfera en cantidades muy reducidas durante la mayor parte de la historia de la Tierra.
Aunque la atmósfera seca está compuesta prácticamente por nitrógeno (78,1%), oxígeno (20,9%) y argón (0,93%), son gases muy minoritarios en su composición como el dióxido de carbono (0,035%: 350 ppm), el ozono y otros los que desarrollan esta actividad radiactiva. Además, la atmósfera contiene vapor de agua (1%: 10.000 ppm) que también es un gas radiactivamente activo, siendo con diferencia el gas natural invernadero más importante. El dióxido de carbono ocupa el segundo lugar en importancia.
La denominada curva Keeling muestra el continuo crecimiento de CO2 en la atmósfera desde 1958. Recoge las mediciones de Keeling en el observatorio del volcán Mauna Loa. Estas mediciones fueron la primera evidencia significativa del rápido aumento de CO2 en la atmósfera y atrajo la atención mundial sobre el impacto de las emisiones de los gases invernadero.
El efecto invernadero es esencial para la vida del planeta: sin CO2 ni vapor de agua (sin el efecto invernadero) la temperatura media de la Tierra sería unos 33 °C menos, del orden de 18 °C bajo cero, lo que haría inviable la vida.
Actualmente el CO2 presente en la atmósfera está creciendo de modo no natural por las actividades humanas, principalmente por la combustión de carbón, petróleo y gas natural que está liberando el carbono almacenado en estos combustibles fósiles y la deforestación de la selva pluvial que libera el carbono almacenado en los árboles. Por tanto es preciso diferenciar entre el efecto invernadero natural del originado por las actividades de los hombres (o antropogénico).
La población se ha multiplicado y la tecnología ha alcanzado una enorme y sofisticada producción de forma que se está presionando muchas partes del medio ambiente terrestre siendo la Atmósfera la zona más vulnerable de todas por su delgadez. Dado el reducido espesor atmosférico la alteración de algunos componentes moleculares básicos que también se encuentran en pequeña proporción supone un cambio significativo. En concreto, la variación de la concentración de CO2, el más importante de los gases invernadero de la atmósfera. Ya se ha explicado el papel básico que estos gases tienen como reguladores de la temperatura del Planeta.
Los gases invernadero permanecen activos en la atmósfera mucho tiempo, por eso se les denomina de larga permanencia. Eso significa que los gases que se emiten hoy permanecerán durante muchas generaciones produciendo el efecto invernadero. Así del CO2 emitido a la atmósfera: sobre el 50% tardará 30 años en desaparecer, un 30% permanecerá varios siglos y el 20% restante durará varios millares de años.
La concentración de CO2 atmosférico se ha incrementado desde la época preindustrial (año 1.750) desde un valor de 280 ppm a 379 ppm en 2005. Se estima que 2/3 de las emisiones procedían de la quema de combustibles fósiles (petróleo, gas y carbón) mientras un 1/3 procede del cambio en la utilización del suelo (Incluida la deforestación). Del total emitido solo el 45% permanece en la atmósfera, sobre el 30% es absorbido por los océanos y el restante 25% pasa a la biosfera terrestre. Por tanto no solo la atmósfera está aumentando su concentración de CO2, también está ocurriendo en los océanos y en la biosfera.
El ozono (O3).
Es una sustancia cuya molécula está compuesta por tres átomos de oxígeno, formada al disociarse los 2 átomos que componen el gas de oxígeno. Cada átomo de oxígeno liberado se une a otra molécula de oxígeno (O2), formando moléculas de Ozono (O3).
A temperatura y presión ambientales el ozono es un gas de olor acre y generalmente incoloro, pero en grandes concentraciones puede volverse ligeramente azulado. Si se respira en grandes cantidades, es tóxico y puede provocar la muerte.
LA CAPA DE OZONO
Se denomina capa de ozono, u ozonosfera, a la zona de la estratosfera terrestre que contiene una concentración relativamente alta1 de ozono. Esta capa, que se extiende aproximadamente de los 15 km a los 40 km de altitud, reúne el 90% del ozono presente en la atmósfera y absorbe del 97% al 99% de la radiación ultravioleta de alta frecuencia.
La capa de ozono fue descubierta en 1913 por los físicos franceses Charles Fabry y Henri Buisson. Sus propiedades fueron examinadas en detalle por el meteorólogo británico G.M.B. Dobson, quien desarrolló un sencillo espectrofotómetro que podía ser usado para medir el ozono estratosférico desde la superficie terrestre. Entre 1928 y 1958 Dobson estableció una red mundial de estaciones de monitoreo de ozono, las cuales continúan operando en la actualidad.