La atmósfera

La atmósfera

La atmósfera es la capa gaseosa que rodea la Tierra y está compuesta, principalmente, de nitrógeno y oxígeno, y en menor cantidad, se compone de gases tales como: vapor de agua y dióxido de carbono, entre otros (véase la tabla 3). Esta es esencial para la vida en nuestro planeta ya que lo protege de las radiaciones nocivas del sol e impide el calentamiento o el enfriamiento excesivo de la superficie terrestre. También, la atmósfera contiene el oxígeno que respiramos y el dióxido de carbono que necesitan las plantas para realizar fotosíntesis. Sin su presencia no existirían los lagos ni los océanos, no habrían nubes, ni sonidos.

La atmósfera se extiende 9,600 km (6,000 millas) sobre la superficie terrestre y su densidad disminuye rápidamente con la altitud. El 97% del aire se concentra en los primeros 29 km (18 millas). Tomando en consideración el parámetro de la temperatura, la atmósfera se divide en cinco capas: troposfera, estratosfera, mesosfera, termosfera y exosfera. La troposfera es la capa que está más cerca de la superficie de la Tierra. Está a una altura entre 10 a 16 km (6.21 – 9.94 millas) de la Tierra. Sin embargo, podría estar a 20 km (12.43 millas) en los trópicos y cerca de 9 km (5.59 millas) en los polos. Es en esta capa que tanto la temperatura como el vapor de agua disminuyen según aumenta la altura. Allí se encuentra el aire que respiramos y es donde se producen todos los fenómenos meteorológicos que afectan a los seres vivos, como por ejemplo, la lluvia, el viento y los huracanes, entre otros.

Sobre la troposfera se encuentra la estratosfera. Estas capas están separadas por la tropopausa, que es la zona de transición entre ambas. La estratosfera, normalmente está localizada entre 15 km a 50 km (9.32 a 31.07 millas) de altura, dependiendo de la región de la superficie terrestre. En esta capa

Tabla 3. Composición de la atmósfera cerca de la superficie terrestre

Nombre del gas

Nitrógeno Oxígeno Argón Dióxido de carbono Ozono Vapor de agua Hidrógeno Neón Helio Xenón Metano Óxido nitroso

Símbolo químico Porciento de masa

N2 O2

78.08 20.95 Ar 0.93 CO2 0.038

O3

0.000004 H2O 0 a 4

H2

0.00006 Ne 0.0018 He 0.0005

Xe 0.000009

CH4

0.00017 N2O 0.00003 Clorofluorocarbonos 0.00000002 Partículas (polvo, etc.) 0.000001

la temperatura es mayor que en la troposfera, y mientras la altura aumenta más incrementa esta temperatura. Esto se debe a que la estratosfera contiene la capa de ozono que absorbe la mayoría de la luz ultravioleta del sol. La función del ozono es bloquear estos rayos ultravioleta y actuar como un escudo protector permitiendo que pasen, solamente, las radiaciones que permiten la vida en la Tierra.

La tercera capa de nuestra atmósfera es la mesosfera y está separada de la estratosfera por la estratopausa, que es la zona de transición entre las dos. Esta capa se extiende desde la estratosfera hasta 85 km (52.82 millas) de altura. Aquí, la temperatura disminuye según se va ganando altura. Tanto es así que en el límite superior se registra la temperatura más baja de la atmósfera, aproximadamente -130 oF (-90 oC). La mesosfera termina en la mesopausa. A partir de allí comienza la termosfera.

Figura 7. Esta imagen ilustra las distintas capas de la atmósfera y algunas de sus características.

Atmósfera: Masa gaseosa que rodea un astro. Se refiere específicamente a la que rodea a la Tierra, llamada atmósfera terrestre. Capa de ozono: Es una franja compuesta del gas ozono (O3) que se encuentra en la estratosfera de la Tierra y actúa como un escudo para la radiación ultravioleta emitida por el sol. Estratosfera: Es la segunda capa de la atmósfera y se encuentra después de la troposfera, entre 15 km a 50 km de altura, dependiendo de la región de la superficie terrestre. En esta capa, la temperatura es mayor que en la troposfera y mientras la altura aumenta, más incrementa esta temperatura. Aquí es donde se encuentra la capa de ozono. Mesosfera: Es la tercera capa de la atmósfera terrestre y se extiende desde la estratosfera hasta 85 km de altura. Aquí, la temperatura disminuye según se va ganando altura. Ozono: Gas de color azul, muy oxidante, cuya molécula está formada por tres átomos de oxígeno y que se produce, mediante descargas eléctricas, en las capas bajas y altas de la atmósfera. Se encuentra en la estratosfera y es la única sustancia de la atmósfera que es capaz de absorber la radiación ultravioleta del sol. Presión atmosférica: Presión que ejerce la atmósfera sobre todos los objetos inmersos en ella y cuyo valor normal al nivel del mar es de 760 mm Hg o 1013 mbar. Troposfera: Es la capa de la atmósfera que está más cerca de la superficie de la Tierra. En esta capa la temperatura y el vapor de agua disminuyen según aumenta la altura. Allí se encuentra el aire que respiramos y es donde se producen todos los fenómenos meteorológicos. Cambio climático: Manual para estudiantes 23

La termosfera, también llamada ionosfera, es la capa más caliente de todas y llega hasta 500 km (310.7 millas) sobre la superficie terrestre. Las temperaturas altas en esta capa se deben a que las moléculas de oxígeno (O2) absorben energía de los rayos solares lo que ocasiona que el aire se caliente. Debido a que hay pocos átomos y moléculas en la termosfera, la absorción de una pequeña cantidad de energía solar puede producir un aumento significativo en la temperatura del aire. Esta temperatura puede llegar a más de 1,832 oF (1,000 oC). Es en esta capa en la que se desintegran la mayor parte de los meteoritos al rozar el aire. Por otro lado, las partículas cargadas que son atrapadas por el campo magnético, producen las auroras boreales y australes que se pueden observar en los polos. También en esta capa se pueden reflejar las ondas de radio y de TV.

En la parte más alta, la termosfera se une gradualmente con la exosfera. La exosfera es la zona de transición entre la atmósfera terrestre y el espacio. Aquí las moléculas y los átomos que no están sujetos a la gravedad terrestre, escapan hacia el espacio lentamente. En esta área se encuentran los satélites artificiales de la Tierra.

La atmósfera cumple una función fundamental ya que regula la entrada de la luz del sol, protegiendo nuestro planeta de los efectos nocivos de la radiación solar. Cuando la energía solar pasa a través de la atmósfera, el 34% se devuelve al espacio, el 19% se retiene en la atmósfera y el 47% se extiende eventualmente, a través de la superficie terrestre. La mayor parte de los procesos que se llevan a cabo en la Tierra utilizan energía solar ya sea directa o indirectamente. Por ejemplo, las plantas utilizan directamente la luz del sol para realizar fotosíntesis y los herbívoros (que se comen las plantas) obtienen su energía indirectamente cuando se alimentan; asimismo, continúa ocurriendo en la cadena alimentaria. La forma y la intensidad en que la luz solar calienta la Tierra también determina el clima.

La Tierra realiza dos movimientos simultáneamente: el movimiento de traslación alrededor del sol y otro de rotación alrededor de su eje. El tiempo que se tarda en llevar a cabo un giro completo alrededor del sol es de un (1) año, mientras que un giro completo alrededor de su propio eje lo realiza en un día. El eje de rotación de la Tierra tiene un ángulo de inclinación de 23.5º con respecto al plano de su órbita alrededor del sol. Esto ocasiona que el sol entre a la superficie terrestre a ángulos distintos. Por esta razón, las temperaturas no son extremas en ningún lugar, produciendo así estaciones moderadas que permiten la vida en este planeta. Sobre el ecuador, la luz del sol entra en línea recta (perpendicular) por lo que el clima es más cálido. Según nos vamos alejando del ecuador, la luz llega a diferentes ángulos y al pasar por la atmósfera la energía se va perdiendo, lo que produce un clima más frío. De esta manera, se van formando las distintas zonas climáticas del mundo, entre las que se encuentran: la zona cálida o tropical, las zonas templadas y las zonas frías (figura 8). De acuerdo a las características climáticas de cada zona, es que se distribuyen los distintos biomas. Sin embargo, si el clima cambia considerablemente la flora y la fauna que habita en cada área tiene que aclimatarse, adaptarse o moverse de lugar. Del cambio ser muy drástico, y de no tener rutas de escape, algunos organismos podrían desaparecer.

Figura 8. Esta ilustración muestra cómo entra la luz solar a la Tierra debido a la inclinación del eje del planeta y las distintas zonas climáticas que se forman a partir de este comportamiento.

Aurora: Es un fenómeno natural que ocurre cuando los vientos solares entran a la atmósfera alta de la Tierra. El campo magnético terrestre dirige el flujo de electrones desde el sol hasta la magnetosfera sobre los polos magnéticos Norte y Sur. Por esta razón, este fenómeno se puede observar en los círculos árticos. Las auroras pueden presentarse como puntos luminosos, franjas circulares u horizontales y pueden mostrar varios colores. Cuando la aurora ocurre cercana al polo norte se le llama aurora boreal, pero cuando ocurre cerca del polo sur se le llama aurora austral. Biomas: Son los principales ecosistemas del mundo, clasificados según la vegetación predominante y caracterizadas por la adaptación de los organismos a ese medio particular. Es decir, un bioma es la parte del planeta terrestre que comparte vegetación, fauna y clima. Exosfera: Es la zona de transición entre la atmósfera terrestre y el espacio. Satélites artificiales: Son vehículos espaciales, tripulados o no, que se colocan en órbita alrededor de la Tierra o de otro astro, y que lleva aparatos apropiados para recoger información y transmitirla. Termosfera: Es la cuarta capa de la atmósfera terrestre y es la más caliente de todas. Esta llega hasta 500 km sobre la superficie terrestre. La temperatura en esta capa puede llegar a más de 1,832 oF (1,000 oC). Es aquí en la que se desintegran la mayor parte de los meteoritos al rozar el aire. Por otro lado, las partículas cargadas que son atrapadas por el campo magnético, producen las auroras boreales y australes que se pueden observar en los polos. También en esta capa, se pueden reflejar las ondas de radio y de TV. Zonas climáticas: Son áreas de la Tierra en la que predomina un clima específico determinado por la temperatura, las precipitaciones, los vientos, la topografía, la vegetación, entre otros factores. En el planeta terrestre se distinguen varias zonas climáticas: la zona cálida o tropical, las zonas templadas y las zonas frías.

Figura 9. (a) Esta figura muestra cómo se definen los trópicos de Cáncer y de Capricornio de acuerdo con el ángulo de declinación solar. (b) En esta figura se observan las distintas zonas climáticas de la Tierra según el ángulo de declinación solar al mediodía local.

Puerto Rico se encuentra en la zona climática cálida o tropical. Esta está ubicada en el centro de la Tierra, donde se encuentra la línea del Ecuador entre los 23º Norte y 23º Sur. Es la zona más calurosa del planeta ya que los rayos del sol entran de forma perpendicular. Por esta razón, la temperatura se mantiene cálida durante todo el año.

Sin embargo, a pesar de que nuestro archipiélago se encuentra en esta área, posee diversos microclimas en su interior debido a su topografía y a la brisa marina. Esto significa que Puerto Rico tiene varios tipos de Figura 10. Esta figura muestra las zonas climáticas según la clasificación de clima en diferentes regiones. Por Köppen. ejemplo, mientras en algunos lugares se podría recibir mayor cantidad de lluvia, como en el Bosque Nacional El Yunque, en otros lugares se experimenta un clima más seco. Esto se puede observar en el Bosque Seco de Guánica. En el siguiente mapa de Puerto Rico se muestra un ejemplo de estas regiones climáticas.

Dato científico:

¿Te has preguntado por qué el área sur de Puerto Rico es más seco que el área norte? Este efecto se debe principalmente a la presencia de los vientos alisios y la topografía de nuestra isla. Esto se conoce como el efecto orográfico. Este es el proceso en el cual los vientos alisios que recibimos desde el este (África), al llegar a Puerto Rico, chocan con las montañas y al no poder traspasarlas, suben de manera muy rápida y hace que el aire se condense debido al cambio en la temperatura de las masas de aire. Debido a que los vientos en Puerto Rico prevalecen la mayor parte del tiempo del este-noreste, los efectos orográficos son más significativos en el norte. En el área sur la precipitación es menos abundante debido a que una vez el aire cruza por encima de la Cordillera Central hacia los valles de la Región Sur, este pierde parte de su humedad. El aire que desciende por las laderas de la Región Sur es más seco que el que fluye en el norte, lo que contribuye a menor lluvia en esa región de la isla (Quiñones y Torres, 2012). Figura 11. A menudo, grandes masas de aire se elevan cuando se acercan a una larga cadena de montañas como lo es la Cordillera Central de Puerto Rico. Este levantamiento produce enfriamiento, y si el aire es húmedo, se forman nubes. Las nubes producidas de esta manera se llaman nubes orográficas. El tipo de nube que se forme dependerá de la estabilidad del aire y del contenido de humedad. (Donald, 2009).

Microclimas: Clima local de características distintas a las de la zona en que se encuentra.