13.1: Atmósfera de la Tierra- Divisiones y Composición
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- Describir las diferentes capas de la atmósfera.
- Conocer la composición del aire.
La atmósfera terrestre está compuesta por varias capas (Figura\(\PageIndex{1}\)). La capa más baja, la troposfera, se extiende desde la superficie de la Tierra hasta aproximadamente 6 millas o 10 kilómetros (km) de altitud. Prácticamente todas las actividades humanas ocurren en la troposfera. Mt. El Everest, la montaña más alta del planeta, tiene solo unas 5.6 millas (9 km) de altura. La siguiente capa, la estratosfera, continúa de 6 millas (10 km) a aproximadamente 31 millas (50 km). La mayoría de los aviones comerciales vuelan en la parte baja de la estratosfera.
La mayor parte del ozono atmosférico se concentra en una capa en la estratosfera, a unas 9 a 18 millas (15 a 30 km) por encima de la superficie de la Tierra (ver la figura a continuación). El ozono es una molécula que contiene tres átomos de oxígeno. En cualquier momento dado, las moléculas de ozono se forman y destruyen constantemente en la estratosfera. El monto total se ha mantenido relativamente estable durante las décadas que se ha medido.
La capa de ozono en la estratosfera absorbe una parte de la radiación del sol, impidiendo que llegue a la superficie del planeta. Lo más importante es que absorbe la porción de luz UV llamada UVB. La UVB se ha relacionado con muchos efectos dañinos, incluyendo cánceres de piel, cataratas, xy daño a algunos cultivos y vida marina.
La mesosfera inicia justo por encima de la estratosfera y se extiende a 85 kilómetros (53 millas) de altura. Los meteoros se queman en esta capa
La termosfera comienza justo por encima de la mesosfera y se extiende hasta 600 kilómetros (372 millas) de altura. Aurora y satélites ocurren en esta
capa. La ionosfera es una capa abundante de electrones y átomos ionizados y moléculas que se extiende desde aproximadamente 48 kilómetros (30 millas) sobre la superficie hasta el borde del espacio a unos 965 km (600 millas), superponiéndose en la mesosfera y la termosfera. Esta región dinámica crece y se contrae en base a las condiciones solares y se divide aún más en las subregiones: D, E y F; en función de la longitud de onda de la radiación solar que se absorbe. La ionosfera es un eslabón crítico en la cadena de interacciones Sol-Tierra. Esta región es la que hace posibles las comunicaciones por radio. La exosfera es el límite superior de la atmósfera. Se extiende desde lo alto de la termosfera hasta 10,000 km (6,200 mi).
Figura \(\PageIndex{1}\)La atmósfera terrestre Crédito : NASA/Goddard
Composición de la Atmósfera
A excepción del vapor de agua, cuya abundancia atmosférica varía desde prácticamente cero hasta 4%, las fracciones de los principales componentes atmosféricos N 2, O 2 y Ar son notablemente uniformes por debajo de aproximadamente 100 km (Cuadro\(\PageIndex{1}\)). A mayores alturas, la difusión se convierte en el principal proceso de transporte y los gases más ligeros se vuelven relativamente más abundantes. Además, los procesos fotoquímicos dan como resultado la formación de nuevas especies cuyas altas reactividades impedirían su existencia en concentraciones significativas a las presiones más altas que se encuentran en elevaciones más bajas.
Los gases atmosféricos se agrupan en tres categorías de abundancia: mayor, menor y traza. El nitrógeno, el componente más abundante, se ha acumulado a lo largo del tiempo como consecuencia de su inercia geoquímica; una fracción muy pequeña del mismo pasa a las otras fases como resultado de la actividad biológica y la fijación natural por rayos. Se cree que las bacterias desnitrificantes en sedimentos marinos pueden proporcionar la ruta principal para el retorno del N 2 a la atmósfera. El oxígeno es casi en su totalidad de origen biológico, y circula a través de la hidrosfera, la biosfera y las rocas sedimentarias. El argón consiste principalmente en Ar 40 que es un producto de descomposición de K 40 en el manto y la corteza.
| nitrógeno | N 2 | 78.08% |
|---|---|---|
| oxígeno | O 2 | 20.95% |
| argón | Ar | 0.93% |
El más abundante de los gases menores aparte del vapor de agua es el dióxido de carbono (Cuadro\(\PageIndex{2}\)). A continuación en abundancia son el neón y el helio. El helio es un producto de desintegración de elementos radiactivos en la tierra, pero el neón y los demás gases inertes son primordiales, y probablemente han estado presentes en sus actuales abundancias relativas desde la formación de la tierra. Dos de los gases menores, el ozono y el monóxido de carbono, tienen abundancias que varían con el tiempo y la ubicación. Una abundancia variable implica un desequilibrio entre las tasas de formación y remoción. En el caso del monóxido de carbono, cuya fuente principal es antropogénica (una pequeña cantidad se produce por acción biológica), la varianza probablemente se deba en gran medida a diferencias localizadas en el consumo de combustible, particularmente en motores de combustión interna. La naturaleza del sumidero de monóxido de carbono (mecanismo de eliminación) no está del todo clara; puede ser parcialmente microbiana.
| agua | H 2 O | 0-4% |
|---|---|---|
| dióxido de carbono | CO 2 | 325 ppm |
| neón | Ne | 18 ppm |
| helio | Él | 5 ppm |
| metano | CH 4 | 2 ppm |
| Krypton | Kr | 1 ppm |
| hidrógeno | H 2 | 0.5 ppm |
| Óxido nitroso | N 2 O | 0.3 ppm |
| monóxido de carbono | CO | 0.05-0.2 ppm |
| ozono | O 3 | 0.02 - 10 ppm |
| xenón | Xe | 0.08 ppm |
Resumen
- Las capas de la atmósfera incluyen la trofosfera, la estratosfera, la mesosfera, la termosfera y la exosfera.
- Los componentes principales del aire limpio y seco son N 2, O 2 y Ar.
- Los gases menores más abundantes son vapor de agua y CO 2
Colaboradores y Atribuciones
- US Environmental Protection Agency (EPA)
Stephen Lower, Professor Emeritus (Simon Fraser U.) Chem1 Virtual Textbook