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La atmosfera - composición química de la atmosfera



La Atmosfera
Composición química de la atmosfera: La atmósfera esta formada por una mezcla de gases generalmente estables, pues éstos se encuentran en una homogénea proporción, y mas aún si hablamos de las proximidades a la superficie de la Tierra. Dicha zona gaseosa del planeta, conforma la capa externa de la Tierra, siendo ademas la capa mas extensa y con menor densidad de la Tierra, concentrandose la mayor parte de su masa ( en torno al 99%), en los primeros 30 kilómetros.
La mezcla de gases, es conocida comúnmente con el nombre de aire, y se encuentra formada por una concentración de un 21 % de oxígeno, y un 78% de nitrógeno.
En la atmósfera podemos distinguir dos grandes capas, la homosfera y la heterosfera.


La homosfera, se llama así debido a su composición, la cual es constante y uniforme.
Los elementos que la componen son: oxígeno, nitrógeno, argón, CO2, vapor de agua, neón, helio, kriptón, hidrógeno, y ozono.
La heterosfera en cambio, recibe su nombre debido a su composición, la cual varía de capa a capa, alejandose de ser constante. Los elementos que la forman son el nitrógeno molecular, el oxígeno atómico, helio, e hidrógeno, elementos que forman estratos, lo que hace que podamos diferenciar diferentes capas dentro de la heterosfera (troposfera, estratosfera, mesosfera, termosfera, y exosfera).
La composición química del aire, a nivel del mar sigue las concentraciones ) de la siguiente tabla:


De todos los elementos que componen la atmósfera, el mas importante para la vida en laTierra, es sin duda el oxígeno, el cual es vital para la respiración. Las plantas producen oxígeno en el proceso que llevan a cabo para sintetizar sus alimentos, siendo parte de éste oxígeno utilizado por las mismas plantas, pero el resto del elemento, es liberado a la atmosfera, este proceso pertenece al ciclo del oxígeno el cual se encuentra dirigido por el Sol.

Efecto de la temperatura en la atmosfera Durante el día la superficie de la Tierra se calienta cuando recibe la luz del Sol. Una vez que el terreno se ha calentado devuelve este calor en forma de radiación infrarroja (radiación invisible que captamos en forma de calor). Si no existiera la atmósfera, todo ese calor escaparía al espacio y la Tierra se enfriaría rapidamente durante la noche. 


Sin la atmósfera la temperatura media de la superficie terrestre sería de -32 ºC cuando en realidad es de 15 ºC. 
La atmósfera regula el calor de la superficie terrestre al comportarse como los cristales o los plasticos de un invernadero. La atmósfera deja pasar las radiaciones solares que calientan la superficie de la Tierra, pero impide la salida de gran parte de la radiación infrarroja que la superficie terrestre devuelve manteniendo así el calor y por lo tanto favoreciendo la vida en el planeta Tierra. 

A este fenómeno se le llama efecto invernadero, es un efecto natural y se debe sobre todo al CO2 y al vapor de agua de la troposfera.

Formación de los vientos: En la atmósfera hay dos tipos de fuerzas: aquellas que existen esté o no el aire enmovimiento y aquellas que existen solamente con el aire en movimiento. La gravedad y la presión pertenecen a la primera categoría, y la fricción y la Fuerza de Coriolis pertenecen a la segunda. Los movimientos verticales y horizontales en la atmósfera estan generalmente conectados.
Debido a la gravedad, el aire frío y denso desciende, y al tocar el suelo se esparce en forma horizontal.
La diferencia de presión de aire entre dos areas produce el movimiento del aire; las diferentes zonas de presión se representan en un mapa mediante isobaras.
Horizontalmente, en la superficie de la Tierra, el aire siempre se mueve desde las areas de alta presión hacia las areas de baja presión, dirigido por el gradiente de presión horizontal (variación de presión por unidad de longitud). Los vientos generados por las bajas presiones pueden ser fuertes, ya que en ocasiones existe un alto gradiente depresión asociado a las mismas. Por el contrario, los vientos que se encuentran alrededor de las areas de alta presión son suaves, porque el gradiente de presión es menor. Si las isobaras estan poco espaciadas, podemos esperar un gradiente depresión alto y viento de alta velocidad. En areas de isobaras mas separadas, el gradiente de presión es bajo y los vientos normalmente son suaves.
Una vez que la fuerza del gradiente de presión pone en movimiento el aire, otras fuerzas surgen como respuesta. La rotación de la Tierra y la distribución irregular de las masas de tierra y de los mares también juegan un papel importante enla circulación del aire.
Debido a la acción de la fricción y la Fuerza de Coriolis, en combinación con los efectos de la gravedad y la presión, los vientos no soplan directamente desde las areas de alta presión hacia las de baja presión, sino que son desviados de la dirección marcada por el gradiente de presión.
La magnitud de la Fuerza de Coriolis varía con la velocidad y la latitud del objeto. Asimismo, el aumento en la velocidad del viento también resulta en una Fuerza de Coriolis mas potente, y por ende causa una desviación del viento aún mayor.
Otra fuerza que puede influir en el aire en movimiento es la desaceleración por fricción, cuya acción se limita al kilómetro mas cercano a la superficie de la Tierra. La fricción actúa en dirección contraria a la trayectoria del movimiento, haciendo que el aire en movimiento se desacelere, reduciendo a su vez la velocidad del viento y por ende, la Fuerza de Coriolis. Como resultado de ello, la Fuerza de Coriolis ya no equilibra el gradiente de presión, y el viento sopla atravesando las isobaras, hacia un centro depresión o alejandose del mismo.



Distribución del O2 y el CO2 a partir de propiedades fisicoquímicas
El dióxido de carbono es un importante gas que regula el calentamiento global de la superficie de la Tierra, ademas de ser la primera fuente de carbono para la vida en la Tierra. El dióxido de carbono, junto al vapor de agua y otros gases, es uno de los gases de efecto invernadero (G.E.I.) que contribuyen a que la Tierra tenga una temperatura tolerablepara la biomasa. Por otro lado, un exceso de dióxido de carbono se supone que acentuaría el fenómeno conocido como efecto invernadero, reduciendo la emisión de calor al espacio y provocando un mayor calentamiento del planeta; En los últimos años la cantidad de dióxido de carbono en la atmósfera ha presentado un aumento. 
Existe otra variedad alotrópica del oxígeno formada por tres atomos: O3, denominadaozono, cuya presencia en la atmósfera protege la Tierra de la incidencia de radiación ultravioleta procedente del Sol. El oxígeno es liberado por las bacterias fotosintéticas, las algas y las plantas mediante lafotosíntesis. En el proceso inverso, los organismos aerobios mediante la respiración usan el oxígeno para convertir los nutrientes en energía (ATP). 

Altitud y latitud traslación de la Tierra: La latitud determina la inclinación con la que caen los rayos del Sol y la diferencia de la duración del día y la noche. Cuanto mas directamente incide la radiación solar, mas calor aporta a la Tierra. 
Las variaciones de la insolación que recibe la superficie terrestre se deben a los movimientos de rotación (variaciones diarias) y de traslación (variaciones estacionales) 
Las variaciones en latitud son causadas, de hecho, por la inclinación del eje de rotación de la Tierra. 
Altitud: La altura del relieve modifica sustancialmente el clima, en especial en la zona intertropical, donde se convierte en el factor modificador del clima de mayor importancia. Este hecho ha determinado un criterio para laconceptualización de los pisos térmicos, que son fajas climaticas delimitadas por curvas de nivel que generan también curvas de temperatura (isotermas) que se han establecido tomando en cuenta tipos de vegetación, temperaturas y orientación del relieve.
Principales contaminantes de la atmosfera y sus efectos: La contaminación atmosférica es la presencia en la atmósfera de sustancias en una cantidad que implique molestias o riesgo para la salud de las personas y los demas seres vivos.
Aunque puede ocurrir por causas naturales, como las erupciones volcanicas, los incendios forestales no provocados o la actividad de algunos seres vivos, la mayor parte de la contaminación actual (la mas constante y dañina) se debe a las actividades del ser humano, sobre todo a los procesos industriales y a la quema de combustibles fósiles.
Principales contaminantes: Las principales sustancias que el ser humano emite al aire son gases nocivos y partículas sólidas o líquidas
Los gases. Los principales son los óxidos de azufre y los de nitrógeno, el amoníaco, el metano, el CO2, el monóxido de carbono y los CFC (gases persistentes en frigoríficos, aerosoles y aire acondicionado.
Las partículas. Las mas nocivas son los humos y las cenizas generados en los combustibles, los aerosoles y nieblas que escapan de ciertas industrias químicas, el polvo de minas o el polen de las plantas…
Las contaminaciones acústica y lumínica
La presencia en la atmósfera de ruidos muy fuertes o persistentes se denomina contaminación acústica.
Tambiénaltera a la atmósfera la excesiva luz artificial, sobre todo por la noche; es la denominada contaminación lumínica.
Efectos: Efectos en el clima. El dióxido de carbono, CO2, no es un contaminante, puesto que forma parte de la atmósfera y participa en los ciclos naturales. Sin embargo, un aumento rapido de su concentración, como el que se esta produciendo por la quema del carbón y el petróleo, incrementara el efecto invernadero natural, elevara la temperatura media del planeta, y puede desencadenar un cambio climatico con consecuencias imprevisibles. Es muy importante no alterar su concentración natural.
Efectos en la biosfera. Algunos gases, como los CFC, reaccionan con el ozono estratosférico y disminuyen su concentración, lo que permite la llegada a la superficie terrestre de mas radiaciones ultravioleta, muy nocivas para la vida. Ademas, hay gases contaminantes, como los óxidos de nitrógeno y los de azufre, que se disuelven en el agua de las nubes y produce acidos corrosivos que dañan los ecosistemas cuando llueve (lluvia acida).
Efectos en la salud de las personas. Algunos gases contaminantes son tóxicos para las personas y causan la irritación de los ojos y de las vías respiratorias. Las partículas de humo y de polvo también entran en nuestros pulmones y causan daños, a veces, muy serios.
Efectos en los materiales. Las partículas de humo y ciertos gases contaminantes, solos o disueltos en el agua de lluvia pueden deteriorar muchos de los materiales con los que fabricamos objetos y edificios.





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