Atmósfera y Presión Atmosférica: ¿Qué es la Atmósfera Terrestre? Contaminación Atmosférica


La atmósfera es la capa gaseosa que recubre a un determinado cuerpo celeste. De hecho, muchos planetas del sistema solar están formados principalmente por gases, aunque también existen algunos con una atmósfera muy tenue.

La formación de la atmósfera según el planeta del sistema solar es la siguiente: Venus esta formado principalmente por dióxido de carbono, y en menor proporción, por ácido sulfúrico, argón, azufre, monóxido de carbono y nitrógeno; Marte, por monóxido de carbono, y en menor proporción, oxígeno molecular, nitrógeno, argón y vapor de agua; Neptuno, por hidrógeno, helio y metano; Júpiter, por helio, metano, amoniaco y sulfuro; Saturno, por helio, sulfuro, hidrogeno, nitrógeno y oxigeno; Urano, por metano, hidrogeno y helio; y finalmente, la tierra, formada por nitrógeno, oxigeno, argón, vapor de agua, neón, helio, kriptón, hidrógeno, ozono, metano y algunos otros menos importantes.

En el caso de la tierra, la atmósfera cumple un rol muy importante permitiendo el desarrollo de la vida. Por ejemplo, la capa de ozono impide que radiaciones nocivas penetren hasta la superficie, a la vez que permite el pasaje de la luz ultravioleta, necesaria para que los vegetales produzcan su alimento. Las distintas capas que componen la atmósfera son la troposfera, estratosfera, la mesosfera, la termosfera y la exosfera.

Cabe señalar que la atmósfera de la tierra ha cambiado con el transcurrir del tiempo. En la actualidad, el accionar del hombre ha afectado peligrosamente a la atmósfera, situación que desembocó en una toma de conciencia y en la disposición de medidas para evitar males futuros. Es de esperarse que este episodio sirva de aviso para el cuidado de nuestro planeta.

¿Qué es la Atmósfera?


La palabra atmósfera se define como una capa de gas que rodea a un cuerpo celeste. Debe tener una masa tal, que sea capaz de atraerlo, más aun si la temperatura de éste es baja.

Resulta arduo caracterizar una atmósfera utilizando criterios generales, pues cada cuerpo celeste tiene una personal. A continuación, la descripción de atmósfera de alguno de los planetas del sistema solar.

La atmósfera de Venus se caracteriza por su alta densidad, razón por la que se hace imposible ver su superficie terrestre. Es muy nubosa y llegan a ella rayos ultravioletas que atraviesan el planeta por completo. Tiene vientos fuertes que permiten que la temperatura de la superficie sea de aproximadamente entre 710 – 740 K, mucho más alta a la de Mercurio, pese a que esté más cerca del Sol que Venus. En la alta atmósfera de Venus, las masas de gases (los vientos) que ascienden alcanzan una velocidad de alrededor de 350 kilómetro por hora, por el contrario en la superficie, los vientos no superan más de los 4,5 kilómetros por hora. Esto se explica por la diferencia de presión experimentada por ambas zonas. La exploración del suelo de Venus resulta casi imposible por las altas presiones. Una prueba de esto fue el intento de las sondas Venera (programa ruso de 1970) por explorar la superficie de Venus que sólo sobrevivieron un par de horas por las condiciones hostiles que presentaba el lugar.

La atmósfera de Marte tiene una presión mucho más baja en comparación a la de Venus. Ésta varía considerablemente con la altitud; a mayor altura, mayor es la presión. Sus componentes principales son un 95,3% de dióxido de carbono, 2,7% de nitrógeno, 1,6% de argón, 0,15% de oxígeno molecular, 0,07% de monóxido de carbono y por último 0,03% de vapor de agua. Esta atmósfera es muy densa y corren fuertes vientos que generan tormentas de polvo, esto explica la presencia de dunas en gran parte del territorio marciano. En general, esta atmósfera se considera muy débil en comparación de las otras; carece de una capa de ozono, al ser tan delgada incrementa considerablemente la temperatura de la superficie producto del efecto invernadero.

La atmósfera de la Tierra tiene una altura de más de 100 kilómetros. Sus principales componentes son un 78,1% de nitrógeno, 20,94% de oxígeno, 0,93% de argón, y pequeñas cantidades de dióxido de carbono, vapor de agua, helio, hidrógeno, ozono y metano. Sin duda, la característica más importante de la atmósfera terrestre es la protección que le otorga a la vida de la Tierra; gracias al ozono capta gran parte de la radiación solar ultravioleta, regula las diferencias de temperatura entre el día y la noche, protege contra cuerpos celestes que puedan estrellarse con el planeta, entre otras cosas más. Las capas de la atmósfera terrestre son las siguientes:

  • Troposfera: zona más baja de la atmósfera, 12 kilómetros sobre la superficie. Se producen todos los fenómenos meteorológicos. Con grandes cantidades de agua con el fin de regular la temperatura de la superficie.

  • Estratosfera: entre los 12 y 90 kilómetros de altura. Se encuentra la capa de ozono que protege a la superficie de los rayos del sol.

  • Ionosfera: entre los 90 y 1100 kilómetros de altura. Existen iones, por lo tanto es una capa conductora de electricidad, la que permite que se transmitan ondas ya sea de radio o televisión.

  • Exosfera: sobre los 1100 kilómetros de altura. Baja atracción gravitatoria. Compuesta principalmente de hidrógeno y helio.

Definición de Atmósfera


La noción de atmósfera proviene de dos vocablos griegos que refieren al aire y a una esfera. El término de nuestro idioma se utiliza para nombrar al manto gaseoso que se encuentra rodeando un planeta u otro tipo de objeto astronómico.

El uso más habitual del concepto está vinculado a la atmósfera terrestre, es decir, a la capa de gases que está alrededor de la Tierra. Por ejemplo: “La nave espacial permaneció fuera de la atmósfera durante dos meses”, “La empresa fue multada ya que su fábrica emitía gases contaminantes que dañaban la atmósfera”, “Este telescopio te permitirá observar más allá de la atmósfera”.

Los gases que forman una atmósfera son atraídos por el cuerpo celeste por causa de la ley de gravedad. Dichos gases permanecen en torno al cuerpo en cuestión debido a la atracción que genera la gravedad.

En el caso de la atmósfera de la Tierra, mide más de un centenar de kilómetros. La mayor parte de su masa, de todas formas, se encuentra en los diez kilómetros más cercanos a la superficie del planeta. Entre los gases que forman la atmósfera, se encuentran el oxígeno, el nitrógeno, el metano, el helio y el dióxido de carbono.

La presencia de la atmósfera es indispensable para que exista la vida en nuestro planeta, ya que permite regular la temperatura, absorbe un porcentaje de los rayos ultravioletas y protege a la Tierra de la caída de meteoritos.

En un sentido simbólico, la idea de atmósfera (la Real Academia Española también acepta el término atmosfera, sin tilde) permite nombrar a la influencia que ejerce una persona o una cosa, o a la tendencia anímica hacia algo: “En el fútbol argentino hay una atmósfera violenta”, “No me agrada la atmósfera de esta fiesta”.

Atmósfera Terrestre


La atmósfera es una mezcla de nitrógeno (78%), oxígeno (21%), y otros gases (1%) que rodea la Tierra. Alto sobre el planeta, la atmósfera se va haciendo más delgada hasta que gradualmente alcanza el espacio. Se divide en cinco capas. La mayor parte de los estados del tiempo y nubes se encuentran en la primera capa.

La atmósfera es parte importante de lo que hace posible que la Tierra sea habitable. Bloquea y evita que algunos de los peligrosos rayos del Sol lleguen a Tierra. Atrapa el calor, haciendo que la Tierra tenga una temperatura agradable. Y el oxígeno dentro de nuestra atmósfera es esencial para la vida.

Durante el último siglo, los gases de efecto invernadero y otros contaminantes lanzados hacia la atmósfera, han estado causando grandes cambios como calentamiento del planeta, agujeros de ozono y lluvia ácida.

La capa exterior de la Tierra es gaseosa, de composición y densidad muy distintas de las capas sólidas y líquidas que tiene debajo. Pero es la zona en la que se desarrolla la vida y, además, tiene una importancia trascendental en los procesos de erosión que son los que han formado el paisaje actual.

Los cambios que se producen el la atmósfera contribuyen decisivamente en los procesos de formación y sustento de los seres vivos y determinan el clima.

Composición del aire

Composición del aireLos gases fundamentales que forman la atmósfera son: Nitrógeno (78.084%), Oxígeno (20.946%), Argón (0.934%) y Dióxido de Carbono (0.033%). Otros gases de interés presentes en la atmósfera son el vapor de agua, el ozono y diferentes óxidos.

También hay partículas de polvo en suspensión como, por ejemplo, partículas inorgánicas, pequeños organismos o restos de ellos y sal marina. Muchas veces estas partículas pueden servir de núcleos de condensación en la formación de nieblas muy contaminantes.

Los volcanes y la actividad humana son responsables de la emisión a la atmósfera de diferentes gases y partículas contaminantes que tienen una influencia en los cambios climáticos y en el funcionamiento de los ecosistemas.

El aire se encuentra concentrado cerca de la superficie, comprimido por la atracción de la gravedad y, conforme aumenta la altura, la densidad de la atmósfera disminuye con gran rapidez. En los 5,5 kilómetros más cercanos a la superficie se encuentra la mitad de la masa total y antes de los 15 kilómetros de altura está el 95% de toda la materia atmosférica.

La mezcla de gases que llamamos aire mantiene la proporción de sus distintos componentes casi invariable hasta los 80 km, aunque cada vez más enrarecido (menos denso) conforme vamos ascendiendo. A partir de los 80 km la composición se hace más variable.

Presión Atmosférica


La caricatura ilustra "el peso de la atmósfera"

La presión atmosférica es la presión que ejerce el aire sobre la Tierra. Si sobre una mesa se coloca un objeto pesado, el peso de ese cuerpo ejerce sobre la superficie de la mesa una cierta presión. Del mismo modo, aunque el aire no es un material muy pesado, la enorme cantidad de aire atmosférico que existe sobre un punto de la Tierra hace que su peso total sea lo suficientemente grande como para que la presión que ejerce sobre ese punto tenga una gran magnitud.


Ese valor de la presión sobre cualquier punto de la superficie terrestre, que ejerce toda la masa de aire atmosférico, recibe el nombre de presión atmosférica.

Presión atmosférica: Es la fuerza que ejerce el aire atmosférico sobre la superficie terrestre.



Algo importante que debemos considerar. Ya vimos, por el ejemplo inicial, que todo cuerpo genera una presión, pero esta presión que ejerce depende de su estado (sólido, líquido o gaseoso).

Los sólidos generan presión solo hacia abajo. Los líquidos generan presión hacia todos sus costados y hacia abajo. Y los gases generan presión por todo su derredor; o sea, hacia arriba, hacia todos sus costados y hacia abajo, por la propiedad más importante que los caracteriza: tienden a ocupar todo el espacio que los contiene.

La existencia de la presión atmosférica es evidente, por ejemplo, cuando se utiliza una ventosa: al comprimirla contra el vidrio eliminando el aire de su interior al soltarla recobra su forma, pero ahora la presión atmosférica la mantiene apretada contra la superficie del vidrio.

El aire atmosférico pesa

A nivel del mar un litro de aire pesa 1,293 gramos. En un punto cualquiera la presión atmosférica viene dada por el peso de una columna de aire cuya base es 1 cm2 y la altura la distancia vertical entre el punto y el límite de la superficie libre de la atmósfera.

La presión atmosférica normal equivale a la que ejerce a 0º C y a nivel del mar una columna de mercurio de 76 cm de altura. Ese valor se toma como unidad práctica de presión y se denomina atmósfera.


Unidades de Presión

La presión atmosférica se suele expresar en mm de mercurio (milímetros de mercurio) o torricelli, diciéndose que la presión normal, a nivel del mar es de 760 mm de Hg. Este valor se llama también una atmósfera. Sin embargo, los “hombres del tiempo” suelen utilizar otra unidad para medir la presión: el milibar.

En cualquiera de las unidades, la presión que se considera normal a nivel del mar tiene un valor de 1 atmósfera o, lo que es lo mismo, 760 mm de Hg ó 1.012,9 milibares.

Medición de la presión

Para medir la presión de un fluido se utilizan manómetros. El tipo más sencillo de manómetro es el de tubo abierto. Se trata de un tubo en forma de U que contiene un líquido, hallándose uno de sus extremos a la presión que se desea medir, mientras el otro se encuentra en comunicación con la atmósfera.

Para la medición de la presión atmosférica se emplea el barómetro, del que existen diversos tipos. El barómetro de mercurio, inventado por Torricelli, es simplemente un tubo en forma de U con una rama cerrada en la que se ha hecho el vacío, de manera que la presión en la parte más elevada de esta rama es nula.

Presión atmosférica y altura


Como la presión atmosférica se debe al peso del aire sobre un cierto punto de la superficie terrestre, es lógico suponer que cuanto más alto esté el punto, tanto menor será la presión, ya que también es menor la cantidad de aire que hay en su cima.

Por ejemplo, en una montaña la cantidad de aire que hay en la parte más alta es menor que la que hay sobre una playa, debido a la diferencia de nivel.

Tomando como referencia el nivel del mar, donde la presión atmosférica tiene un valor de 760 mm, se comprueba que, al medir la presión en la cumbre que se encuentra a unos 1.500 metros sobre el nivel del mar, la presión atmosférica vale aproximadamente 635 mm; es decir, la presión disminuye con la altura.

De acuerdo a lo anterior, cuanto mayor sea la altura de la superficie terrestre respecto al nivel del mar, menor es la presión del aire, puesto que la columna de vidrio del barómetro que queda por encima también es menor. Dicho de otro modo:

La presión atmosférica disminuye con la altura

La disminución que experimenta la presión con la altura no es directamente proporcional puesto que el aire es un fluido que puede comprimirse mucho, por lo que las masas de aire más próximas al suelo están comprimidas por el propio peso del aire de las capas superiores y son, por tanto, más densas. Así, cerca del nivel del mar un pequeño ascenso en altura supone una gran disminución de la presión, mientras que a gran altura hay que ascender mucho más para que la presión disminuya en la misma medida.

Efectos de la altura en el organismo

Los efectos de la altura sobre el organismo humano son percibidos claramente por los montañistas, quienes está propensos a sufrirlos a medida que ascienden las cumbres.

Algunos de esos síntomas se presentan como cefalea, síntomas gastrointestinales, debilidad o fatiga, inestabilidad o vértigos, transtornos del sueño, entre otros.

Según se ha visto, la medida más eficaz ante la aparición de síntomas del mal de montaña es el descenso a altitudes más bajas, aunque solamente sean unos cientos de metros.


Contaminación Atmosférica


Importancia del problema

La atmósfera es esencial para la vida por lo que sus alteraciones tienen una gran repercusión en el hombre y otros seres vivos y, en general, en todo el planeta. Es un medio extraordinariamente complejo y la situación se hace todavía más complicada y difícil de estudiar cuando se le añaden emisiones de origen humano en gran cantidad, como está sucediendo en estos últimas décadas.

Una atmósfera contaminada puede dañar la salud de las personas y afectar a la vida de las plantas y los animales. Pero, además, los cambios que se producen en la composición química de la atmósfera pueden cambiar el clima, producir lluvia ácida o destruir el ozono, fenómenos todos ellos de una gran importancia global. Se entiende la urgencia de conocer bien estos procesos y de tomar las medidas necesarias para que no se produzcan situaciones graves para la vida de la humanidad y de toda la biosfera.

La contaminación del aire y su origen

Nuestra actividad, incluso la más normal y cotidiana, origina contaminación. Cuando usamos electricidad, medios de transporte, metales, plásticos o pinturas; cuando se consumen alimentos, medicinas o productos de limpieza; cuando se enciende la calefacción o se calienta la comida o el agua; etc. se producen, directa o indirectamente, sustancias contaminantes.

En un país industrializado la contaminación del aire procede, más o menos a partes iguales, de los sistemas de transporte, los grandes focos de emisiones industriales y los pequeños focos de emisiones de las ciudades o el campo; pero no debemos olvidar que siempre, al final, estas fuentes de contaminación dependen de la demanda de productos, energía y servicios que hacemos el conjunto de la sociedad.

Conceptos básicos en contaminación atmosférica

Definición

Hay un gran número de definiciones distintas de contaminación atmosférica, dependiendo del punto de vista que se adopte. Así tenemos:

"Cualquier circunstancia que añadida o quitada de los normales constituyentes del aire, puede llegar a alterar sus propiedades físicas o químicas lo suficiente para ser detectado por los componentes del medio".

Lo habitual es considerar como contaminantes sólo aquellas substancias que han sido añadidas en cantidades suficientes como para producir un efecto medible en las personas, animales, vegetales o los materiales.

Así, otra definición es: "Cualquier condición atmosférica en la que ciertas substancias alcanzan concentraciones lo suficientemente elevadas sobre su nivel ambiental normal como para producir un efecto mensurable en el hombre, los animales, la vegetación o olos materiales".

Substancias que pueden ser contaminantes

Puede ser un contaminante cualquier elemento, compuesto químico o material de cualquier tipo, natural o artificial, capaz de permanecer o ser arrastrado por el aire. Puede estar en forma de partículas sólidas, gotas líquidas, gases o en diferentes mezclas de estas formas.

Contaminación primaria y secundaria

Resulta muy útil diferenciar los contaminantes en dos grandes grupos con el criterio de si han sido emitidos desde fuentes conocidas o se han formado en la atmósfera. Así tenemos:

- Contaminantes primarios.- Aquellos procedentes directamente de las fuentes de emisión

- Contaminantes secundarios:- Aquellos originados en el aire por interacción entre dos o más contaminantes primarios, o por sus reacciones con los constituyentes normales de la atmósfera.

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