Atmósfera de la Tierra


La atmósfera de la Tierra , comúnmente conocida como aire , es la capa de gases retenida por la gravedad terrestre que rodea al planeta y forma su atmósfera planetaria . La atmósfera de la Tierra protege la vida en la Tierra creando presión que permite que exista agua líquida en la superficie de la Tierra , absorbiendo la radiación solar ultravioleta , calentando la superficie a través de la retención de calor ( efecto invernadero ) y reduciendo las temperaturas extremas entre el día y la noche (la temperatura diurna). variación).

Por fracción molar (es decir, por número de moléculas), el aire seco contiene 78,08% de nitrógeno , 20,95% de oxígeno , 0,93% de argón , 0,04% de dióxido de carbono y pequeñas cantidades de otros gases. [8] El aire también contiene una cantidad variable de vapor de agua , en promedio alrededor del 1% al nivel del mar y el 0,4% en toda la atmósfera. La composición del aire, la temperatura y la presión atmosférica varían con la altitud. Dentro de la atmósfera, el aire adecuado para su uso en la fotosíntesis de las plantas terrestres y la respiración de los animales terrestres se encuentra solo en la Tierra.troposfera . [ cita requerida ]

La atmósfera primitiva de la Tierra estaba formada por gases en la nebulosa solar , principalmente hidrógeno. La atmósfera cambió significativamente con el tiempo, afectada por muchos factores como el vulcanismo , la vida y la meteorización . Recientemente, la actividad humana también ha contribuido a los cambios atmosféricos , como el calentamiento global , el agotamiento del ozono y la deposición ácida .

La atmósfera tiene una masa de aproximadamente 5,15 × 10.18  kg, [9] tres cuartas partes de los cuales se encuentran a unos 11 km (6,8 millas; 36.000 pies) de la superficie. La atmósfera se vuelve más delgada a medida que aumenta la altitud, sin un límite definido entre la atmósfera y el espacio exterior . La línea de Kármán , a 100 km (62 millas) o el 1,57% del radio de la Tierra, se utiliza a menudo como límite entre la atmósfera y el espacio exterior. Los efectos atmosféricos se vuelven notables durante la reentrada atmosférica de una nave espacial a una altitud de alrededor de 120 km (75 millas). Sepueden distinguirvarias capas en la atmósfera, en función de características como la temperatura y la composición.

El estudio de la atmósfera terrestre y sus procesos se denomina ciencia atmosférica (aerología) e incluye múltiples subcampos, como la climatología y la física atmosférica . Los primeros pioneros en el campo incluyen a Léon Teisserenc de Bort y Richard Assmann . [10] El estudio de la atmósfera histórica se llama paleoclimatología .

Los tres componentes principales de la atmósfera terrestre son el nitrógeno , el oxígeno y el argón . El vapor de agua representa aproximadamente el 0,25% de la atmósfera en masa. La concentración de vapor de agua (un gas de efecto invernadero) varía significativamente desde alrededor de 10 ppm por fracción molar en las porciones más frías de la atmósfera hasta tanto como 5% por fracción molar en masas de aire caliente y húmedo, y las concentraciones de otros gases atmosféricos son típicamente cotizado en términos de aire seco (sin vapor de agua). [11] : 8  Los gases restantes se denominan a menudo gases traza, [12] entre los que se encuentran otros gases de efecto invernadero., principalmente dióxido de carbono, metano, óxido nitroso y ozono. Además del argón, ya mencionado, también están presentes otros gases nobles , neón, helio, criptón y xenón. El aire filtrado incluye trazas de muchos otros compuestos químicos . Muchas sustancias de origen natural pueden estar presentes en pequeñas cantidades variables local y estacionalmente como aerosoles en una muestra de aire sin filtrar, incluido el polvo de composición mineral y orgánica, polen y esporas , rocío de mar y ceniza volcánica . También pueden estar presentes varios contaminantes industriales como gases o aerosoles, como el cloro .(elemental o en compuestos), compuestos de flúor y vapor de mercurio elemental . Los compuestos de azufre como el sulfuro de hidrógeno y el dióxido de azufre (SO 2 ) pueden derivarse de fuentes naturales o de la contaminación industrial del aire.


Foto de la NASA que muestra la atmósfera de la Tierra al atardecer , con la silueta de la Tierra
La luz azul se dispersa más que otras longitudes de onda por los gases en la atmósfera, rodeando la Tierra en una capa visiblemente azul cuando se ve desde el espacio a bordo de la ISS a una altitud de 335 km (208 millas). [1]
Composición de la atmósfera terrestre por recuento molecular, excluido el vapor de agua. El pastel inferior representa los gases traza que juntos componen aproximadamente el 0.0434% de la atmósfera (0.0442% en las concentraciones de agosto de 2021 [2] [3] ). Las cifras son principalmente de 2000, con CO 2 y metano de 2019, y no representan una sola fuente. [4]
Vapor de agua atmosférico medio
La fracción molar de los principales componentes de la atmósfera terrestre en función de la altura según el modelo atmosférico MSIS-E-90.
Atmósfera de la Tierra 4 capas inferiores de la atmósfera en 3 dimensiones como se ve en diagonal desde arriba de la exobase. Capas dibujadas a escala, los objetos dentro de las capas no están a escala. Las auroras que se muestran aquí en la parte inferior de la termosfera en realidad pueden formarse a cualquier altitud en esta capa atmosférica.
Transbordador espacial Endeavour orbitando en la termosfera. Debido al ángulo de la foto, parece estar a horcajadas sobre la estratosfera y la mesosfera que en realidad se encuentran a más de 250 km (160 millas) debajo. La capa naranja es la troposfera , que da paso a la estratosfera blanquecinay luego a la mesosfera azul. [28]
Comparación del gráfico de atmósfera estándar de los EE. UU. De 1962 de la altitud geométrica con la densidad del aire , la presión , la velocidad del sonido y la temperatura con altitudes aproximadas de varios objetos. [35]
Tendencias de temperatura en dos capas gruesas de la atmósfera medidas entre enero de 1979 y diciembre de 2005 por unidades de sondeo por microondas y unidades de sondeo por microondas avanzadas en los satélites meteorológicos de la NOAA . Los instrumentos registran las microondas emitidas por las moléculas de oxígeno en la atmósfera. Fuente: [38]
Temperatura y densidad de masa contra la altitud del modelo de atmósfera estándar NRLMSISE-00 (las ocho líneas de puntos en cada "década" están en los ocho cubos 8, 27, 64, ..., 729)
Gráfico aproximado de la transmitancia (u opacidad) atmosférica de la Tierra a varias longitudes de onda de radiación electromagnética, incluida la luz visible .
Efecto distorsionador de la refracción atmosférica sobre la forma del sol en el horizonte.
Una vista idealizada de tres pares de grandes células de circulación.
Contenido de oxígeno de la atmósfera durante los últimos mil millones de años [46] [47]
Reproducir medios
La animación muestra la acumulación de CO 2 troposférico en el hemisferio norte con un máximo alrededor de mayo. El máximo en el ciclo de la vegetación sigue a fines del verano. Después del pico de vegetación, la reducción del CO 2 atmosférico debido a la fotosíntesis es evidente, particularmente en los bosques boreales .