10.3: La Atmósfera Protectora

El ambiente es el aire alrededor y por encima de nosotros. Sabemos que debemos tener aire para respirar. Un humano privado del oxígeno vivificante del aire por solo un breve tiempo perderá el conocimiento, y en pocos minutos morirá. Pero el aire es mucho más que una simple fuente de oxígeno. Eso es porque protege a los organismos de la Tierra de formas que son absolutamente esenciales para su existencia. Una función protectora importante es actuar como una manta para mantenernos calientes. Lo hace reabsorbiendo la radiación infrarroja por la que la Tierra irradia la energía que recibe del sol. Al retrasar la salida de esta energía al espacio exterior, la temperatura promedio de la superficie de la Tierra se mantiene en unos 15° C al nivel del mar, aunque mucho más fría en ciertos momentos y lugares y significativamente más cálida en otros. Sin este efecto de calentamiento, las plantas no podrían crecer y la mayoría de los otros organismos conocidos no podrían existir. La segunda función protectora de la atmósfera es la absorción de radiación solar ultravioleta de longitud de onda muy corta. Si esta radiación llegara a nuestro nivel, destrozaría biomoléculas, haciendo imposible que la mayoría de las formas de vida existieran.

Aunque uno podría tener la impresión de que la atmósfera es muy gruesa, es “delgada de tejido” en comparación con el diámetro de la Tierra. Considera un avión a reacción corporativo que recorre a 35,000 pies (aproximadamente 6.6millas o 10.7 kilómetros). En el improbable caso de pérdida repentina y catastrófica de presión en la cabina presurizada, el piloto solo tiene unos 15 segundos para agarrar una máscara de oxígeno antes de perder el conocimiento (los pasajeros en la cabina tienen un tiempo igualmente corto, pero es más importante para el piloto para mantenerse consciente y bucear a menor altitud). La razón de esto es que prácticamente todo el aire en la atmósfera se encuentra por debajo de la altitud de alrededor de 11 km. A modo de comparación, el diámetro de la Tierra es de casi 13,000 km.

La altitud a la que los aviones a reacción de alto vuelo cruzan marca el límite superior de la más baja de varias capas de la atmósfera, la troposfera, que se extiende desde el nivel del mar hasta aproximadamente 11 km (Figura 10.1). Como sabe cualquiera que haya conducido a la cima del Pico Pike o alguna otra montaña, la troposfera se vuelve más fría con el aumento de la altitud, desde una temperatura promedio de 15° C a nivel del mar hasta una media a 11 km de -56° C. Por encima de la capa de la troposfera, sin embargo, la temperatura atmosférica aumenta a un promedio de -2° C a 50 km de altitud. La capa por encima de la troposfera es la estratosfera, la cual es calentada por la absorción de la intensa radiación ultravioleta del sol (Figura 10.2). Prácticamente no hay vapor de agua en la estratosfera, y contiene átomos de ozono, O3 y O como resultado de la radiación ultravioleta que actúa sobre el O2 estratosférico. Más allá de la estratosfera se encuentran capas llamadas mesosfera y termosfera, pero son relativamente menos importantes en la discusión de la atmósfera.

Figura 10.1. La troposfera es la capa muy delgada de la atmósfera más cercana a la Tierra, que contiene la mayor parte del aire y vapor de agua de la atmósfera. Es la fuente de oxígeno, dióxido de carbono, nitrógeno y agua que utilizan los organismos vivos y como materia prima para la fabricación. Con la importante excepción de la destrucción del ozono estratosférico, es donde ocurren la mayoría de los fenómenos de contaminación del aire

Figura 10.2. La atmósfera superior incluyendo la estratosfera y regiones más allá es particularmente importante en la absorción de la radiación que haría la vida imposible si llegara a la superficie de la Tierra. La capa de ozono, O3, en la estratosfera es de suma importancia y está sujeta a daños por especies antropogénicas liberadas a la atmósfera