8.1: Circulación atmosférica
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Nuestra atmósfera es la masa gaseosa o envoltura que rodea a la Tierra, y retenida por el campo gravitacional de la Tierra. Otros planetas y lunas del Sistema Solar tienen atmósferas. La atmósfera juega muchos papeles importantes en el movimiento del agua en las cuencas oceánicas del mundo, ¡y para apoyar la vida en la Tierra!
La atmósfera de la Tierra es:
- Densidad estratificada: el aire es comprimido y más denso cerca de la superficie y crece cada vez más enrarecido hacia el cielo.
- Unos 100 kilómetros de espesor entre la superficie océano/tierra y el vacío del espacio.
- Compuesto principalmente por gases, principalmente nitrógeno (como N 2) y oxígeno (como O 2), y trazas de otros gases (incluyendo CO 2, argón, vapor de agua); y trazas de líquidos y sólidos en suspensión o que caen como precipitación: agua suspendida (nubes, gotas de agua y cristales de hielo), trazas de compuestos orgánicos y partículas suspendidas de polvo de diversas fuentes.
Figura 8.1. Capas de la atmósfera terrestre vistas desde el espacio.
Estructura de la Atmósfera
La atmósfera terrestre se subdivide en niveles (Figura 8.2):
Figura 8.2. Estructura de la atmósfera terrestre.
| * La troposfera es la porción más baja (hasta aproximadamente 6-8 millas [10-13 km]) donde tiene lugar todo clima y contiene aproximadamente 80% de la masa del aire y 99% de vapor de agua. |
| * La estratosfera suprayacente contiene una abundancia de ozono que absorbe la radiación ultravioleta, protegiendo la vida en tierra y en el océano poco profundo se extiende hasta aproximadamente 31 millas (50 km). |
| *La mesosfera es la parte de la atmósfera superior de la tierra por encima de la estratosfera en la que la temperatura disminuye con la altitud hasta el mínimo absoluto de la atmósfera. |
| * La termosfera la región de la atmósfera por encima de la mesosfera y por debajo de la altura a la que la atmósfera deja de tener las propiedades de un medio continuo (aproximadamente 60 millas [100 km]). La termosfera se caracteriza en todo momento por un aumento de la temperatura con la altura, donde las partículas atómicas cargadas del viento solar comienzan a interactuar con los gases atmosféricos. |
Transferencia de energía a través de la atmósfera
La cantidad de energía que viene a la Tierra desde el Sol es igual a la energía reflejada e irradiada de regreso al espacio. La atmósfera, los océanos y la tierra absorben y liberan energía. Los seres vivos también absorben y liberan energía. Parte de la energía almacenada en la materia orgánica se conserva cuando se entierra en sedimentos. La energía geotérmica también es un rastro de la energía irradiada al espacio. La tasa de transferencia de energía también varía debido a la cobertura de nubes y la cobertura de hielo y nieve.
La radiación solar entrante involucra todas las longitudes de onda del espectro electromagnético. La Figura 8.3 muestra las longitudes de onda y la intensidad de la energía solar golpeando la parte superior de la atmósfera y la energía que llega a la superficie. La atmósfera es transparente a la mayoría de las longitudes de onda, pero parte del espectro solar es absorbido por ciertos gases de efecto invernadero en la atmósfera, incluyendo vapor de agua, dióxido de carbono, ozono, metano y otros gases. Las longitudes de onda más cortas (luz UV y azul) se difunden en el aire, haciendo que el cielo sea azul. Las longitudes de onda más largas están menos difundidas, lo que hace que las puestas de sol y los amaneceres sean rojos (Figura 8.4).
La energía que no se refleja de nuevo en el espacio se irradia de nuevo al espacio en longitudes de onda más largas que la luz visible (principalmente en la porción infrarroja rmal del espectro electromagnético).
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| Figura 8.3. Longitudes de onda de la energía solar transmitida y absorbida por la atmósfera. | Figura 8.4. Transferencia de energía a través de la atmósfera |
Composición de la Atmósfera
• Nitrógeno (N 2) - 78%
• Oxígeno (O 2) - 21%
• Argón - 0.9%
• Dióxido de Carbono (CO 2) - 0.036%
• Otros < 1% - Neón, Helio, Metano (CH 4), Criptón, Hidrógeno (H 2), trazas de otros compuestos
Otros gases traza en cantidades variables incluyen óxidos de nitrógeno, ozono (O 3), dióxido de azufre, hidrocarburos, y más. Estos gases son liberados por erupciones volcánicas, relámpagos, incendios forestales, erosión y contaminantes de muchos tipos de la actividad humana. Las principales fuentes de contaminantes del aire incluyeron gases y humo liberados por el consumo de energía de combustibles fósiles, emisiones industriales, agricultura y fugas de compuestos refrigerantes para refrigeradores y acondicionadores de aire acondicionado.
