La Atmósfera: Capas, Funciones y el Efecto Invernadero

La Atmósfera

La atmósfera es una capa fluida de naturaleza gaseosa que rodea nuestro planeta y está unida a él por la fuerza de la gravedad. Es esencial para la existencia de la vida en la Tierra y está formada por:

Composición de la Atmósfera

• Nitrógeno (N₂): Esta molécula es muy estable, por lo que su intervención en la química terrestre es escasa. Únicamente microorganismos son capaces de asimilarla, lo que los convierte en seres vivos fundamentales en el ciclo de este elemento.
• Oxígeno (O₂): Muy reactivo, se combina fácilmente con otros compuestos. Su aparición en la atmósfera provocó un verdadero cataclismo ecológico. Los organismos anaerobios fueron sustituidos por otros que aprovecharon la electronegatividad del oxígeno para desarrollar la respiración aerobia.
• Dióxido de carbono (CO₂): Presente en muy pequeña cantidad. Sin embargo, es un gas fundamental para la Tierra, ya que es responsable del efecto invernadero natural, que hace que nuestro planeta tenga la temperatura media adecuada para el desarrollo de la vida tal y como la conocemos. Es un producto de desecho de la respiración celular y el nutriente básico de los organismos autótrofos.
• Metano (CH₄): En cantidad muy escasa, tiene una función importante en el efecto invernadero.
• Argón (Ar): Muy estable, no interviene en la química de la vida.

La Presión Atmosférica

Es la fuerza o peso que ejerce la masa de aire sobre la superficie terrestre y sobre los cuerpos que en ella se encuentran. Se expresa en newton/m² o pascal.

Variaciones de la Presión Atmosférica

• Altitud: Al nivel del mar se registra la mayor presión. A medida que se asciende, la presión va disminuyendo, aunque no siempre al mismo ritmo. El peso de la atmósfera la comprime contra el suelo.
• Latitud: Los valores de presión cambian con la latitud. La atmósfera es más delgada en los polos norte y sur.
• Temperatura: Si la temperatura asciende, el aire se expande, por lo que se hace más ligero y ejerce menos presión. Si la temperatura disminuye, el aire se contrae, se hace más pesado y aumenta la presión.

Las Capas de la Atmósfera

• Troposfera: Es la capa más cercana a la superficie terrestre. Su espesor medio es de 12 km (tropopausa). Contiene prácticamente toda la masa atmosférica y el vapor de agua. En ella se desarrollan casi todos los fenómenos atmosféricos y contiene casi todo el polvo atmosférico. La temperatura desciende con respecto a la altura.
• Estratosfera: Se extiende desde los 12 km (tropopausa) hasta los 50-60 km (estratopausa). No hay fenómenos atmosféricos. La temperatura deja de descender para luego aumentar hasta la estratopausa debido a la presencia de la capa de ozono. Este gas absorbe la radiación ultravioleta y, en este proceso, se desprende calor y se eleva la temperatura.
• Mesosfera: Comprende desde la estratopausa hasta unos 80 km, donde se localiza su límite superior. No tiene ozono, lo que provoca el enfriamiento. La densidad del aire es muy baja y se producen las estrellas fugaces.
• Termosfera: A partir de los 80 km hasta 500-1000 km. La interacción con las radiaciones más energéticas procedentes del espacio provoca la ionización y la temperatura asciende, aunque la baja densidad hace que la cantidad total de calor sea muy pequeña.

Funciones de la Atmósfera

La cantidad de energía que llega a la superficie exterior de la atmósfera es la constante solar. Del total de la energía que llega a la superficie externa de la atmósfera, no toda llega hasta la superficie; es decir, es reflejada de nuevo al espacio por la atmósfera, la superficie terrestre o las nubes. Esta energía se llama albedo. También es absorbida por la atmósfera directamente y sirve para calentarla. La atmósfera también calienta la radiación infrarroja que emite la superficie. La radiación absorbida por la superficie sirve para calentar la superficie terrestre.

Función Protectora

Las radiaciones de origen solar son muy heterogéneas; hay ondas muy largas y también muy cortas. La energía asociada a estas es inversamente proporcional a su longitud de onda. Distintos gases atmosféricos van filtrando las radiaciones, de modo que las que llegan a la superficie conforman un espectro en el que faltan, fundamentalmente, las de tipo más energético. La vida en la Tierra ha evolucionado en la ausencia de estas radiaciones de alta energía, que son letales. En las capas más externas se absorben los rayos más energéticos: los rayos gamma (γ), los rayos X y también rayos ultravioleta. Cada gas atmosférico es eficaz absorbiendo un tipo concreto de radiaciones. En la estratosfera, el ozono absorbe las radiaciones que forman parte de los rayos ultravioleta.

Función Reguladora

La atmósfera es transparente a las radiaciones de onda corta y no a las de onda larga. Ciertos gases se absorben eficazmente en la zona del infrarrojo, por lo que son responsables del calentamiento de la atmósfera. La Tierra absorbe las radiaciones de onda corta y se calienta, y emite de nuevo esa energía en forma de radiaciones infrarrojas, a las que la atmósfera es poco transparente. La temperatura de la Tierra es mucho más alta de lo que sería sin este efecto, conocido como efecto invernadero. Este efecto se ha venido alterando desde la Revolución Industrial, debido a la emisión de enormes cantidades de algunos de los gases responsables de este efecto, el cual se ha visto incrementado rápidamente, produciendo el aumento de la temperatura.

Incremento del Efecto Invernadero

La quema de combustibles fósiles es la principal causa de la liberación de CO₂. También ha influido la gran deforestación a nivel mundial. El dióxido de carbono no es el único gas responsable de este efecto; los niveles de metano se han doblado y la cantidad de dióxido de nitrógeno se incrementa. El consumo de combustibles fósiles ha producido un incremento masivo de los niveles de dióxido de carbono y otros gases en la atmósfera, incrementando en la misma proporción la temperatura del planeta y provocando cambios climáticos.

Consecuencias

El nivel medio del mar aumentará, pues la fusión de los hielos polares aportará agua líquida, lo que provocará la anegación de tierras y cambios en la morfología de las costas. Los climas se harán más extremos, con huracanes más violentos, periodos lluviosos más intensos, sequías más prolongadas, etc.