Composición y Estructura de la Atmósfera, Hidrosfera y Geosfera

La Atmósfera

La atmósfera es la capa gaseosa que envuelve a un planeta. En la Tierra, está compuesta por una mezcla de gases llamada aire. Los gases que forman el aire se encuentran en diferentes proporciones:

• Nitrógeno (N₂): 78%
• Oxígeno (O₂): 21%
• Argón (Ar): 0,9%
• Dióxido de carbono (CO₂): 0,03%
• Ozono (O₃): Se encuentra en proporciones mínimas.

La atmósfera está dividida en homosfera y heterosfera, que a su vez se subdividen en cinco capas: troposfera, estratosfera, mesosfera, termosfera y exosfera.

Funciones de la Atmósfera

Función Protectora

La atmósfera bloquea la llegada de radiaciones solares perjudiciales a la superficie. En la ionosfera o termosfera se filtran los rayos X y gamma. En la estratosfera (donde se encuentra la ozonosfera), el ozono filtra el 90% de la radiación ultravioleta.

Función Reguladora de la Temperatura

La atmósfera mantiene estable la temperatura en la superficie terrestre, impidiendo que se den diferencias extremas entre el día y la noche. Esto se debe al efecto invernadero, un fenómeno natural y beneficioso que hace que la temperatura media en la superficie terrestre sea de 15 °C. Los gases de efecto invernadero presentes en la atmósfera (sobre todo el CO₂ y el vapor de agua) dejan pasar la radiación solar, pero no dejan escapar totalmente el calor que produce esa radiación al chocar con la superficie terrestre.

Movimientos del Aire en la Troposfera

En la troposfera, se producen distintos movimientos de aire, tanto horizontales como verticales.

Los movimientos verticales de la atmósfera pueden deberse a diferencias de humedad, de presión o de temperatura.

• Humedad: se debe a que el vapor de agua es menos denso que el aire seco, por lo que a medida que aumenta la cantidad de vapor de agua en el aire, éste se vuelve más ligero.
• Presión: se genera por la variación de la presión atmosférica de un determinado lugar según la humedad y la temperatura del aire. Dicha presión atmosférica varía según la altitud, la latitud o la temperatura. El movimiento del aire producido por los cambios de presión da lugar a fenómenos como las tormentas, los huracanes o los tornados.
• Temperatura: se genera por calentamiento del aire en contacto con la superficie, el cual se dilata y genera corrientes térmicas ascendentes.

Capas de la Atmósfera

Homosfera

Es una capa de composición fija consistente en una mezcla homogénea de gases llamada aire. Incluye la troposfera, estratosfera y mesosfera.

Heterosfera

Allí la radiación ultravioleta corta produce una disociación prácticamente total del oxígeno y del nitrógeno, lo que proporciona una heterogeneidad en su composición. Incluye la ionosfera o termosfera.

Por encima de la heterosfera se encuentra la exosfera.

Descripción de las Capas

1. Exosfera: Se extiende entre los 500 y 10.000 km, en contacto con el espacio exterior, donde hay prácticamente vacío. Alberga satélites artificiales y está contenida en la magnetosfera.
2. Termosfera o Ionosfera: Se encuentra entre los 80 y 500 km. Las radiaciones solares aumentan la temperatura, que puede alcanzar hasta 1500 °C. Aquí ocurren las auroras boreales y australes.
3. Mesosfera: Tiene un espesor de 40 km, con temperaturas que descienden hasta -100 °C. Es donde se observan las estrellas fugaces.
4. Estratosfera: Tiene un espesor de 30 km. En su parte alta se forma el ozono (O₃), que puede elevar la temperatura a 17 °C. La zona rica en ozono se denomina ozonosfera.
5. Troposfera: Es la capa más baja, con un espesor de 12 km. Aquí se encuentra el 90% del aire y es donde ocurre el clima (viento, nubes y tormentas). La temperatura desciende conforme se asciende, hasta los -55 °C.

Problemas Ambientales

Agujero de la Capa de Ozono

Los gases CFC pueden llegar a la estratosfera donde, por la acción de las radiaciones ultravioletas, se rompen liberando cloro. Este cloro, junto con los óxidos de nitrógeno generados por la acción humana, puede destruir el ozono estratosférico y originan una disminución de sus niveles. Sus efectos son muy persistentes y actúan a escala global. Tienen temibles efectos sobre la vida: provocan mutaciones que generan cánceres de piel, dañan proteínas oculares pudiendo ocasionar ceguera, reducen la resistencia de plantas a enfermedades víricas, y su capacidad fotosintética y atacan al fitoplancton.

Efecto Invernadero

Aunque vimos anteriormente lo necesario que es el efecto invernadero para la vida en la Tierra, existen varios gases en la atmósfera que provocan, con su incremento, un calentamiento global. Estos gases, denominados gases de efecto invernadero, se deben, fundamentalmente, a emisiones antrópicas. Los principales gases implicados son: el dióxido de carbono (CO₂) producido por el ser humano al quemar combustibles fósiles; el metano, que se produce al usar gas natural que contiene un 94% de esta sustancia; el óxido nitroso, que se produce por las emisiones de los motores; y el vapor de agua, que no podemos controlar ya que está en procesos importantes como el ciclo del agua.

Hidrosfera

• Agua salada 97%: Océanos y mares
• Agua dulce 3%: Hielo 69%, Aguas subterráneas 30%, Aguas superficiales 1%

El Ciclo del Agua

Este ciclo es el conjunto de procesos por los que el agua circula por la geosfera (superficie terrestre e interior), la hidrosfera, la atmósfera y la biosfera, de forma cíclica, cambiando de lugar y de estado, gracias a la energía solar y la gravedad. Incluye los procesos de evaporación, transpiración (evaporación de agua por las plantas), condensación, precipitación, infiltración y escorrentía (subterránea y superficial).

Geosfera

La geosfera está formada por minerales y rocas. Los minerales pueden juntarse para formar rocas.

Las rocas son agregados de uno o varios minerales, que se pueden clasificar atendiendo a su proceso de formación.

• Rocas Magmáticas o Ígneas: Se forman al enfriarse y solidificar un magma. Según donde solidifique el magma, pueden ser:
  • Plutónicas: Si la roca se forma al solidificar el magma en profundidad, sin llegar a la superficie.
  • Volcánicas: Si la roca se forma al solidificar el magma en la superficie.
• Rocas Metamórficas: Formadas al transformarse una roca en otra distinta al sufrir cambios fisicoquímicos, debidos al aumento de la presión y/o la temperatura, sin llegar a la fusión.
• Rocas Sedimentarias: Formadas por fragmentos erosionados de otras rocas, sedimentos, que se unen formando una roca nueva.

Métodos de Estudio de la Tierra

Métodos de Estudio Directos

Nos permiten observar la estructura y propiedades de la Tierra directamente. Lógicamente, esto lo podemos hacer fácilmente en las rocas que componen la superficie terrestre. También se puede conocer el interior de la Tierra mediante sondeos y minas, erupciones volcánicas y la erosión.

Métodos de Estudio Indirectos

Como no siempre podemos acceder al interior de la Tierra, tenemos que deducir sus características. Para ello, estudiamos los valores obtenidos al analizar algunas de sus propiedades como densidad, magnetismo, gravedad, ondas sísmicas, o analizando los meteoritos que han llegado hasta la Tierra.

El Método Sísmico

El método sísmico es uno de los principales métodos de estudio indirecto que nos permite conocer cómo es el interior terrestre. Está basado en el estudio de las ondas sísmicas producidas en terremotos o por explosiones controladas. Las ondas sísmicas se producen en un punto llamado hipocentro y se desplazan a través de los materiales que forman la Tierra. Existen diferentes tipos de ondas: las ondas P, las ondas S, las ondas L y las ondas R.

Modelo B: Geodinámico - Modelo A: Geoquímico o estático

1. Corteza
2. Manto (Superior e inferior)
3. Núcleo externo
4. Núcleo interno
5. Litosfera
6. Astenosfera
7. Mesosfera
8. Endosfera

Evidencias de la Deriva Continental

Pruebas de que los continentes habían estado unidos en el pasado:

• Geográficas: Se basaban en el encaje de los continentes por sus líneas de costa (sobre todo Sudamérica y África).
• Geológicas: Mostró la existencia de cordilleras con la misma edad y tipo de rocas en distintos continentes.
• Paleontológicas: Encontró fósiles de las mismas especies también en continentes distantes.

La Teoría de la Tectónica de Placas