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2.1.1. EL ORIGEN DE LA ATMÓSFERA
Para conocer cómo se originó la atmosfera, nos tenemos que remontar a la formación de los planetas. Así, hace unos 5000 millones de años, el Sol y los planetas que conocemos solo era una enorme nube de gases y polvo interestelar que giraba lentamente.
Debido a las elevadas temperaturas existentes en el interior de esa nebulosa, superiores a los 2000ºC, todos los elementos que la componían se encontraban en estado gaseoso.
La nube se fue enfriando poco a poco, y los elementos empezaron a condensarse hasta constituir partículas sólidas, del mismo modo que el vapor de agua puede llegar a convertirse en hielo si la temperatura desciende lo suficiente.
Las partículas y los gases se fueron agrupando, manteniendo el sentido del giro original de la nube, y dieron lugar a los planetas, entre ellos la Tierra.(La tierra se formó sin atmósfera y sin océanos).
La intensa actividad volcánica que caracterizó las primeras etapas de formación de nuestro planeta liberó grandes cantidades de estos gases, que se acumularon progresivamente alrededor de la Tierra y originaron la atmósfera. Dichos gases quedaron retenidos en torno a nuestro planeta debido a la gravedad terrestre.
Aunque se desconoce la composición de esta atmósfera primitiva, se cree que era rica en nitrógeno, dióxido de carbono y vapor de agua, y que no contenía oxigeno libre.
La temperatura del planeta continuó bajando y el vapor de agua se condensó, constituyendo los mares primitivos y, con ello, la hidrosfera.
A partir de moléculas inorgánicas disueltas en el agua aparecen los primeros seres microscópicos y se inician importantes procesos bioquímicos.
La aparición de los primeros organismos fotosintéticos provoca un cambio importante en la composición atmosférica: las plantas, las algas y otros seres vivos realizan la fotosíntesis consumiendo gran parte del dióxido de carbono y liberando oxigeno.
Tras la aparición de los seres vegetales fotosintéticos pudieron aparecer seres vivos animales que ya eran capaces de respirar el oxígeno de que formaba la atmósfera.
2.1.2. CAPAS DE LA ATMÓSFERA
La atmósfera se extiende desde la superficie terrestre hasta los 1000 Km de altura aproximadamente. En este grosor, el aire no está distribuido uniformemente, sino que se concentra en la zona más próxima a la superficie terrestre por debajo de los 30 Km de altura (aunque hasta los 100 Km se puede detectar aire).
La atmósfera está constituida por diversas capas que se observan en la figura que viene después. Las cinco capas son:
Troposfera
Comprende desde la superficie terrestre hasta unos 12 Km de altura La temperatura desciende con la altitud hasta llegar a -55ºC. En esta capa se producen los fenómenos meteorológicos (lluvia, vientos, nubes, etc). En esta capa están presentes los gases necesarios para la respiración de los seres vivos por lo que reúne las condiciones necesarias para que pueda desarrollarse la vida en la Tierra. (También se desarrolla en ella el ciclo del agua). Los aviones pueden superar esta capa e introducirse en la siguiente.
Estratosfera
Se extiende desde la troposfera hasta una altura de 50 Km. En esta capa la temperatura aumenta hasta casi los 0ºC (Esto es debido principalmente a la absorción de las moléculas de ozono que absorben radiación electromagnética en la región del ultravioleta) En ella existe una gran proporción de ozono, que forma una capa (ozonosfera) y nos protege de las radiaciones ultravioletas del Sol.
Mesosfera
Llega hasta los 80-90 Km de altura. La temperatura desciende con la altitud hasta alcanzar unos -100ºC. Recibe todas las radiaciones de alta intensidad.
Termosfera
Se extiende hasta unos 500km de altura. La temperatura vuelve a aumentar con la altitud y puede llegar a los 2000ºC. Por esta capa se pasean las naves espaciales a unos 100 Km de la tierra. En su zona más alta se reflejan las ondas de radio que son transmitidas a otros puntos de la Tierra (las ondas solo se transmiten cuando hay materia, si en el espacio damos una voz, no se nos oiría)
Exosfera
Es la capa límite a partir de la cual ya no hay aire. No se detectan partículas de aire más allá de los 1000 Km de altura. En esta capa la temperatura no varía. Esta capa no ejerce ninguna influencia sobre los fenómenos meteorológicos.
La temperatura del aire tiende a disminuir con la altitud, aunque en algunas regiones altas de la atmósfera aumenta, debido a que algunos gases (EL OZONO) absorben las radiaciones solares y las transforman en calor.
2.1.3. COMPOSICIÓN DEL AIRE
La atmósfera es la capa gaseosa, de más de 1000 Km de espesor, que envuelve la Tierra; está constituida por una mezcla de gases que denominamos aire.
Los gases más abundantes que forman la atmosfera son:
Nitrógeno (N2) [78%]
Es el componente mayoritario . Es inodoro, incoloro e insípido.
Oxigeno (O2) [21%]
Es un gas que producen las plantas durante la fotosíntesis y es imprescindible para que respiren los seres vivos. Además el oxigeno es soluble en agua, lo que permite respirar también a los organismos acuáticos. En la atmósfera se halla como una molécula formada por dos átomos del mismo elemento, aunque también se puede encontrar formando el ozono (tres átomos de oxígeno)
Ozono (O3).
Este gas, de color azul pálido y de olor parecido al del marisco, se origina cuando el oxigeno del aire se ve sometido a la acción de las radiaciones ultravioletas del sol o cuando se produce una descarga eléctrica en el transcurso de una tormenta. La cantidad de ozono que hay en la atmosfera es muy pequeña y se concentra en su mayoría en una delgada capa situada a unos 25 Km de altura.
Dióxido de carbono (CO2) [0,03%]
Este gas inodoro, incoloro y soluble en agua es el producto de la respiración de las plantas y los animales, así como de la combustión de determinadas sustancias, por lo que la actividad del ser humano influye en su concentración en la atmosfera. El dióxido de carbono es imprescindible para que las plantas puedan realizar la fotosíntesis.
Vapor de agua
La cantidad de este gas varía mucho de un lugar a otro y de un momento a otro ya que depende de la temperatura y de las condiciones climatológicas. En su mayoría procede de la evaporación de las aguas marinas y las aguas continentales, aunque también contribuyen las plantas que transfieren a la atmósfera gran cantidad de agua mediante la transpiración.
La composición del aire no es la misma en todo el planeta. Las cantidades de dióxido de carbono y vapor de agua varían mucho a causa de la existencia de los seres vivos. También se debe tener en cuenta los contaminantes atmosféricos, como los óxidos de nitrógeno y de azufre, el monóxido de carbono…, mucho más abundantes en las ciudades y zonas industriales.
Los gases que forman parte del aire de forma constante son denominados componentes fijos, es decir, sin variación, y los que no siempre se encuentran en la misma proporción reciben el nombre de gases variables.
Contaminación atmosférica natural y antropogénica
Boina de contaminación de la ciudad de Madrid. Se intensifica cuando la meteorología es estable (anticiclón), por lo que se activan protocolos contra la contaminación.
2.1.4. CARACTERÍSTICAS DEL AIRE
Las tres características más importantes del aire son las siguientes:
Temperatura
Se refiere al grado de calor del aire en un lugar y en un momento determinado. Es un elemento muy importante para delimitar el clima. La temperatura se mide en grados centígrados (ºC), y el instrumento que se emplea para medirla es el termómetro.
Humedad
Es la cantidad de vapor de agua que contiene el aire. Cuanto mayor sea la temperatura del aire, más vapor de agua podemos contener. La humedad procede de la evaporación de mares, lagos y ríos. Se mide en gramos de agua por cada Kg de aire seco y se mide mediante el higrómetro.
Presión atmosférica
Es la fuerza que ejerce la atmósfera sobre la superficie de la Tierra y que se debe al peso de los gases que la componen. La presión es máxima a nivel del mar y disminuye al ascender en la atmósfera, ya que la cantidad de aire por encima es menor. Se mide en milibares (mb). El instrumento que se usa es el barómetro. Las zonas de mayor presiones se encuentran alrededor de los anticiclones y las zonas de menor presión se encuentran alrededor de las borrascas. Las líneas que unen los puntos de la presión se llaman isobaras.
2.1.5. IMPORTANCIA DE LA ATMÓSFERA PARA LA VIDA
El aire es fundamental para la vida de los seres vivos por las siguientes razones:
El oxígeno del aire que contiene la atmósfera es necesario para la respiración de los seres vivos. Pero debemos saber que la respiración también se produce a nivel celular. Respiración celular. Mediante la alimentación, los seres vivos toman alimentos que son sustancias que se pueden transformar en otras más sencillas para producir energía y poder realizar las funciones vitales. La destrucción de los nutrientes para obtener energía se realiza en la respiración celular. El alimento se quema en presencia de oxígeno en un proceso de combustión, obteniéndose dióxido de carbono y agua.
Las plantas toman el CO2 de la atmósfera para realizar la fotosíntesis. El consumo de oxígeno en la Tierra es muy elevado porque existe gran cantidad de seres vivos pero no desciende gracias a este proceso de fotosíntesis que es realizado por los vegetales. El vegetal toma la energía solar y el dióxido de carbono de la atmósfera y junto con la clorofila da lugar al desprendimiento de oxígeno y materia orgánica.
La atmósfera absorbe parte de las radiaciones solares más peligrosas e impide la llegada de pequeños meteoritos.
La atmósfera mediante el efecto invernadero natural permite que la temperatura media del planeta sea de unos 15 ºC permitiendo la vida en la Tierra.
El vapor de agua de la atmósfera forma las nubles y da lugar a las precipitaciones lo que proporciona agua para los seres vivos.
2.1.6. LA CONTAMINACIÓN ATMOSFÉRICA
El aire limpio es transparente. Si a la atmósfera le añadimos agentes externos naturales o fruto de la actividad humana, el aire se oscurece y se enriquece de agentes contaminantes que puede resultar muy perjudiciales para la salud y para el ecosistema.
La contaminación atmosférica es la presencia en el aire de materias o formas de energía que impliquen una alteración del medio, un riesgo, un daño o molestia grave para los seres vivos y el medio natural produciendo así un desequilibrio.
La contaminación, como se ha introducido en el primer párrafo, puede ser:
Natural, si procede de fenómenos relacionados con la naturaleza como puede ser: la emisión de partículas y gases procedentes de un volcan en erupción; la emisión de partículas y humos de combustión procedentes de un incendio forestal, etc.
Artificial o antropogénica, si procede de la actividad humana, como puede ser: la emisión de gases debido al uso abusivo de vehículos; emisión de humos procedentes procesos de obtención de energía (centrales térmicas) o actividades industriales.
La principal causa de la contaminación del aire se debe a las reacciones de combustión que provienen de las industrias, el uso de vehículos, el uso de las calefacciones…generan cada año millones de contaminantes que se emiten a la atmósfera como son: dióxido de carbono, Monóxido de carbono, dióxido de azufre, sulfuro de hidrógeno, óxidos de nitrógeno. Otros gases contaminantes como los CFC provienen de los sistemas de refrigeración y de los aerosoles.
Estos contaminantes atmosféricos provocan 3 efectos importantes: el efecto invernadero, la destrucción de la capa de ozono y la lluvia ácida.
1. Efecto invernadero y calentamiento global
El sol envía luz y calor a la Tierra y ésta lo absorbe y parte de esta energía la emite de nuevo al espacio; pero hay cierta parte que queda retenida debido a la presencia de una serie de gases que hacen que este calor se quede en la Tierra aumentando así su temperatura y provocando un calentamiento global
El dióxido de carbono (CO2) principalmente; el vapor de agua, el metano, el ozono, los CFC y los óxidos de nitrógeno producen de forma natural el efecto invernadero al retener la radiación solar reflejada por la superficie terrestre. Sin embargo, cuando estos gases en grandes cantidades, este efecto natural aumenta y se eleva la temperatura global de la atmósfera, lo que podría acarrear la fusión del hielo polar, el aumento del nivel del mar y cambios en los climas y ecosistemas.
Curva de Keeling. Puede observarse que el crecimiento de la concentración de CO2 tiene su origen aproximadamente en el año 1800. Téngase en cuenta que la revolución industrial comienza en 1760.
2. Destrucción de la capa de ozono
El ozono es un gas que se encuentra en la estratosfera (a una altura de 20-30 km). Su papel consiste en absorber la mayor parte de los rayos ultravioletas emitidos por el Sol que son muy perjudiciales para la salud. Debido a la gran cantidad de contaminantes procedentes de la actividad humana tales como los CFC, los aerosoles, refrigerantes y fertilizantes, la capa de ozono está disminuyendo su espesor por lo que no absorbe bien la radiación ultravioleta lo que ocasiona enfermedades cutáneas (cáncer de piel), oculares (cataratas) y reduce el metabolismo de las plantas.
MECANISMO DE REACCIÓN DESTRUCTORA DE LA CAPA DE OZONO
Los compuestos clorados CFC (de las siglas Cloro Fluoro Carbono), en presencia de radiación ultra violeta procedente del Sol, la cual es muy energética, liberan "radicales de cloro" (una cosa muy chunga), los cuales reaccionan con el ozono (O3) liberando oxígeno molecular (O2) y monóxido de cloro (ClO), desintegrándose este último y liberando nuevamente el "radical cloro" para seguir reaccionando con las moléculas de ozono, destruyendo así la capa de ozono.
3. Lluvia ácida
Los agentes contaminantes (procedentes de fábricas, industrias, automóviles) llegan a las nubes y se disuelven en ellas y cuando llueve se produce una precipitación de sustancias químicas perjudiciales. Esta contaminación puede llegar lejos de su lugar de origen debido al viento que traslada estos gases a grandes distancias provocando la destrucción de bosques, lagos, ríos, muerte de peces y árboles.
Mismo monumento en 1908 y 1969, donde se aprecia la degradación de esculturas al aire libre.
La lluvia ácida provoca la acidificación de los suelos dando lugar a alteraciones importantes en la fauna y flora.
2.1.7. MEDIDAS PARA LA DISMINUCIÓN DE LA CONTAMINACIÓN
De forma general:
Adopción y cumplimiento de protocolos internacionales en defensa del medio ambiente.
Prohibición de la fabricación y utilización de gases CFC.
Promoción de campañas de concienciación ciudadana.
Adopción de medidas que tiendan a facilitar el tratamiento de materiales como el vidrio, plásticos, cartón (ya que su reciclaje genera menor contaminación que su fabricación).
Reducir las emisiones de CO2 (dióxido de carbono) utilizando y fomentando el uso de energías renovables y el empleo de combustibles más limpios.
De forma individual:
Utilizar el transporte público, desplazarse en bicicleta o andar.
Controlar las emisiones de los gases, no utilizar aerosoles que contengan CFC.
Ahorrar energías en todos los niveles y sectores, no poner la calefacción o el aire acondicionado si no es necesario.
No despilfarrar agua ni utilizar aerosoles.
Mantener apagados los dispositivos electrónicos y las luces cuando no se estén utilizando.
Reciclar plástico, papel y vidrio.
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