Atmósfera de la Tierra


La atmósfera de la Tierra , comúnmente conocida como aire , es la capa de gases retenidos por la gravedad de la Tierra 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 del 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 constaba de 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 alrededor de 5,15 × 1018  kg, [9] tres cuartos 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 Kármán , a 100 km (62 millas) o el 1,57% del radio de la Tierra, se utiliza a menudo como frontera entre la atmósfera y el espacio exterior. Los efectos atmosféricos se vuelven perceptibles durante el reingreso atmosférico de la nave espacial a una altitud de alrededor de 120 km (75 millas). Sepueden distinguirvarias capas en la atmósfera, según 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 constituyentes 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 un 5% por fracción molar en masas de aire cálido 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 a menudo se denominan 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, el polen y las esporas , el rocío marino y las cenizas volcánicas . Varios contaminantes industriales también pueden estar presentes 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 atmosférica industrial.


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 de la atmósfera, y rodea 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 mi). [1]
Composición de la atmósfera terrestre por recuento molecular, excluyendo el vapor de agua. El pastel inferior representa los gases traza que juntos componen alrededor del 0,0434 % de la atmósfera (0,0442 % en las concentraciones de agosto de 2021 [2] [3] ). Los números son principalmente de 2000, con CO 2 y metano de 2019, y no representan ninguna fuente única. [4]
Vapor de agua atmosférico medio
La fracción molar de los principales constituyentes de la atmósfera terrestre en función de la altura según el modelo atmosférico MSIS-E-90.
La atmósfera de la Tierra Las 4 capas inferiores de la atmósfera en 3 dimensiones vistas 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 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 ambos lados de la estratosfera y la mesosfera que en realidad se encuentran a más de 250 km (160 millas) por debajo. La capa naranja es la troposfera , que da paso a la estratosfera blanquecinay luego a la mesosfera azul. [28]
Comparación del gráfico de la atmósfera estándar de EE. UU. de 1962 de la altitud geométrica frente a 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 de microondas y unidades avanzadas de sondeo de microondas 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 frente a la altitud del modelo de atmósfera estándar NRLMSISE-00 (las ocho líneas punteadas 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]
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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 vegetación sigue a fines del verano. Tras el pico de la vegetación, la reducción del CO 2 atmosférico debido a la fotosíntesis es evidente, especialmente en los bosques boreales .