La atmósfera, siempre en medio

Annia Domènech / 25-09-2007

La Tierra puede retener su atmósfera al ser lo bastante masiva para atraerla gravitatoriamente. No todos los cuerpos celestes poseen una, ya que el gas tiende a partir si la masa del cuerpo no es suficientemente grande para retenerlo. La Luna, por ejemplo, carece de ella. Esto es así porque la atracción entre dos cuerpos, como en el caso de un planeta y su atmósfera, es directamente proporcional a su masa e inversamente a la distancia entre ellos.

La nuestra es vieja, nada menos que 4.500 millones de años. Data de cuando se originó el planeta, entonces estaba constituida por dióxido de carbono, nitrógeno, vapor de agua, metano y amoníaco. Al pasar los millones de años, su composición ha ido modificándose, y ahora es de un 78% de nitrógeno (N2), un 21% de oxígeno (O2) y un 1% de otros gases, en los que domina el argón. Prácticamente todo el oxígeno es resultado de la fotosíntesis. En la atmósfera actual, el agua (H2O) está presente entre un 0 y un 7%, el ozono (O3) entre un 0 y un 0,01%, y el dióxido de carbono (CO2) entre un 0,01 y un 0,1%. Pese a estas pequeñas cantidades, que varían en función de las reacciones químicas, estos compuestos realizan un "trabajo" importante.

La atmósfera se extiende hasta unos 600 km por encima del planeta, y se divide en cuatro capas concéntricas: troposfera, estratosfera, mesosfera y termosfera. Entre dos de ellas, siempre hay una pausa (zona de transición). La más conocida es la tropopausa, la primera yendo hacia arriba, tras la troposfera. Limita la parte de la atmósfera en la que ocurre la vida y donde se sitúan la mayoría de sus componentes atraídos gravitatoriamente por la cercanía del planeta: gases y vapor de agua. Este último regula la temperatura al absorber la radiación solar y el calor terrestre.

La troposfera, donde ocurre la meteorología, la que hace llover, es la capa más delgada: de 8 km (en los polos) a 14 km (en el ecuador). Al ir subiendo en ella, la temperatura desciende unos 6 ºC por km, hasta alcanzar los 52 ºC bajo cero (el espesor y temperatura de las capas atmosféricas varían según el lugar geográfico y el momento del año, de modo que los valores dados son orientativos).

El grosor de las capas aumenta conforme están más alejadas del planeta que las retiene. La estratosfera se extiende hasta unos 50 km, por lo que su espesor es de unos 30 km. Es famosa por albergar la capa de ozono (O3), a una altitud entre 20 y 30 km, que absorbe la radiación ultravioleta (a una longitud de onda entre 290 nm y 320 nm). Ésta es nociva para los seres vivos, pues afecta a los ácidos nucleicos de sus células. Sin la capa de ozono, parece imposible que la vida hubiera podido tener lugar. La retención del ultravioleta provoca un aumento de la temperatura en la estratosfera superior, que llega a estar a "sólo" 3 ºC bajo cero. Algunos aviones suben hasta esta capa por un tiempo breve, pero la mayoría permanece en la troposfera.

Prácticamente lo que se llama comúnmente aire, que es la mezcla de gases, se sitúa en la troposfera y la estratosfera. En la mesosfera, ya casi no queda. Esta capa llega hasta los 85 km, y desciende a 83 ºC bajo cero a causa de la altitud y la ausencia de ozono y vapor agua que retengan calor. En ella, los gases son cada vez más ligeros. Los más pesados van quedándose debajo, pues cuanto mayor es su masa molecular, con más fuerza actúa sobre ellos la gravedad reteniéndolos más cerca de la Tierra. En la mesosfera, los objetos procedentes del espacio empiezan a calentarse a su llegada al Planeta Azul. Por ejemplo, es donde los meteoritos "se encienden" generando las estrellas fugaces.

La termosfera se expande hasta los 600 km. La temperatura puede superar los 1.000 ºC, por lo cual las reacciones químicas ocurren a una velocidad superior que en la superficie terrestre. La ionosfera es la parte de la termosfera ionizada por la radiación solar, y es responsable del fenómeno de las auroras, visibles en torno a los polos terrestres. Causadas por el viento solar, son más o menos intensas dependiendo de la actividad del Sol. Gracias a que la ionosfera refleja las ondas de radio de onda larga, podemos utilizar este modo de comunicación.

La termosfera da paso a la exosfera. En ella, el hidrógeno y el helio son los principales componentes, encontrándose a densidades mínimas. A partir de ahí, está el vacío espacial, del cual la atmósfera nos separa. Las capas atmosféricas se distinguen principalmente por sus particulares características en composición química, densidad y temperatura.

Antaño, se deducía la naturaleza de la atmósfera a partir de sus efectos, por ejemplo en el clima u observando el cielo, pues los rayos solares al colisionar con ciertas moléculas son reemitidos en una longitud de onda distinta, dando lugar en ocasiones a coloridos espectaculares. En cierto modo, se podría afirmar que se estudiaba "desde dentro" de la envoltura atmosférica. En el presente se hace "desde fuera", situando instrumentos en el espacio exterior.

A esta capa gaseosa que envuelve la Tierra, se le tienen que agradecer muchas cosas: la absorción de energía solar, incluyendo la ultravioleta, dañina para la vida; su papel en el ciclo del agua y en el de otros elementos químicos; y su efecto moderador del clima terrestre mediante el efecto invernadero. Si no fuera por ella, la vida no sería o, como mínimo no del modo en que es. Sin embargo, hay un grupo de investigadores que no pueden evitar pensar que está siempre en medio molestando: los astrofísicos. La absorción, o modificación, de la radiación procedente de objetos celestes por la atmósfera dificulta enormemente su trabajo y, actualmente, la observación astronómica desde tierra pretende ignorar que se encuentra allí. Pero ésta es otra historia.

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El autor

Annia Domènech es Licenciada en Biología y Periodismo. Periodista científico responsable de la publicación caosyciencia.

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