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Fernando M. Toribio Román
LA ATMÓSFERALA ATMÓSFERA
Fernando M.Toribio Román

La evolución de la atmósfera ha seguido varias fases:
1. Formación de la protoatmósfera de Hidrógeno y Helio.
2. Formación de la atmósfera primitiva de CO2, N2, SO2
y vapor de agua.
3. Formación de la atmósfera actual de N2 y O2.
Evolución de la
atmósfera.
LA ATMÓSFERA

La Atmósfera
COMPOSICION DEL AIRE SECO
Gas Abundancia
La atmósfera es la capa de gases que rodea a la Tierra.•
Se extiende hasta unos 1000 km, aunque en sus 15 primeros km se encuentra
el 95% de los gases que la componen.
•
Nitrógeno (N2) 78,08%
Oxígeno (O2) 20,95%
Argón (Ar) 0,93%
Dióxido de carbono (CO2) 0,03%
Otros gases nobles Menos de 0,001%

Componentes Volumen (%) Masa (%)
Nitrógeno 78,084 75,510
Oxígeno 20,946 23,150
Argón 0,934 1,280
CO2 0,033 0,046
N2
O2
CH4
H2O
Ar
Ne
HeCO2

Atmósfera
Estructura de la atmósfera
La atmósfera está dividida en cuatro capas:
Ionosfera
Mesosfera
Estratosfera
Troposfera
Altura (km)
180
140
100
60
20
0
Temperatura del aire
- 60 °C 0 °C + 100 °C
Troposfera. De los 0 m a los 12 Km. Su
espesor varía entre los polos con
temperaturas de –60 °C y el ecuador con
temperaturas de +50 °C. Se producen los
fenómenos meteorológicos (nubes, lluvia,
etc).
•
Estratosfera. Llega hasta los 50 km de
altitud. Su temperatura oscila entre –50 °C
y +70 °C en la zona próxima a la capa de
ozono por absorber la radiación
ultravioleta del Sol.
•
Mesosfera. Se extiende hasta los 80 km de
altitud. Su temperatura disminuye de
forma progresiva hasta –70 °C.
•
Ionosfera. Se extiende hasta los 500 km de
altitud. Su temperatura aumenta de forma
progresiva hasta 1000 °C.
•

Troposfera
Estratosfera
Elevada concentración de O3 – ozonosfera-
Nubes noctilucientes de hielo .
Movimientos verticales de aire muy reducidos,
pero los horizontales son muy importantes.
99.9% masa
Mesosfera
99% resto
1% resto
Termosfera o
ionosfera
A 70km. abundan los vapores de sodio.
Partículas cargadas y no cargadas.
TROPOPAUSA
ESTRATOPAUSA
MESOPAUSA
LAS CAPAS DE LA ATMÓSFERALAS CAPAS DE LA ATMÓSFERA
≈ 10 - 12 km
≈ 50 km
≈ 80 km
0-500m: capa sucia.
Espesor: De 9km (Polos) a 16km (Ecuador).
Movimientos de aire verticales y horizontales.
La Tª llega a alcanzar los -140ºC.
La Tª llega a alcanzar los 1.000 ºC.
En ella se originan las estrellas fugaces.
Fenómenos meteorológicos. Efecto
invernadero
80% masa atm. y 99% agua atm.
Gradiente Vertical de Tª GVT = -6’6ºC/km.
Auroras boreales y australes

LAS CAPAS DE LA ATMÓSFERALAS CAPAS DE LA ATMÓSFERA

Ondas absorbidas por la capa de ozonoOndas absorbidas por la capa de ozono

Ionosfera/ TermosferaIonosfera/ Termosfera
Llega hasta unos 600 km aproximadamente, aquí la temperatura
aumenta hasta unos 1000ºC debido a la absorción de las radiaciones
solares de onda más corta (rayos X y gamma ) llevada a cabo por las
moléculas de nitrógeno y de oxígeno que, debido a ello, se ionizan, se
transforman en cationes liberando electrones.
Esto da lugar a un campo magnético terrestre entre la ionosfera
cargada positivamente y la superficie terrestre cargada
negativamente. Desde la ionosfera fluyen cargas positivas hasta la
superficie terrestre y desde esta última ascienden capas negativas
hasta la ionosfera (tormentas).
En esta capa rebotan algunas ondas de radio emitidas desde la tierra,
haciendo posible las telecomunicaciones, aunque a veces son
interferidas por las radiaciones solares.

Ionosfera/ TermosferaIonosfera/ Termosfera
El sol emite partículas subatómicas (protones y electrones) y
radiaciones electromagnéticas (onda corta, visible y larga). La
mayoría de las partículas solares son desviadas por el campo
magnético terrestre, por lo que no alcanzan la superficie
terrestre.
Sobre las zonas polares, el rozamiento de los electrones que
llegan del sol contra las moléculas de esta capa produce
espectaculares manifestaciones de luces y colores: son las
auroras boreales en el hemisferio norte y las auroras australes
en el hemisferio sur.
Su color depende de la molécula contra la que choquen los electrones y de la presión
atmosférica. Es amarillo -verdoso cuando chocan contra las moléculas de oxígeno a baja
presión; rojo, si la colisión es a muy baja presión, azul si el impacto es contra una molécula
de nitrógeno...

Atmósfera
La atmósfera nos protege
ESTRATOSFERATROPOSFERA
20 km
10 km
5 km
0 km
• La atmósfera está formada por mezcla de
gases.
• El 99% se encuentran en la troposfera y en
la estratosfera.
• Capa turbulenta.
• Hay nubes.
• Se mueve el viento.
• Tienen lugar fenómenos
meteorológicos.
• Sólo el aire de esta parte es
respirable.
• Es una zona muy tranquila.
• En ella se encuentra el ozono.
• El ozono actúa como filtro de las
radiaciones solares.

De cada 5 partes: • 4 son de nitrógeno
• 1 es de oxígeno
Atmósfera
El aire que nos rodea:
C o m p o n e n t e s d e l a i r e
Nitrógeno
78%
Oxígeno
21%
Otros
1%
• El aire, es una mezcla de sustancias y no una sustancia
pura.
• La composición del aire cambia de unos lugares a otros.
Nitrógeno Oxígeno

Atmósfera
1 Encendemos una cerilla y a
continuación la apagamos.
2 Introducimos la cerilla recién
apagada en un frasco con oxígeno.
3 La llama aparece de nuevo
con mayor intensidad.
El oxígeno es el componente del aire que
permite que los materiales ardan.
El oxígeno

Atmósfera
Las plantas renuevan el aire:
1 Ponemos una vela
encendida y una planta
bajo una campana. La
vela se apaga.
2 Dejamos el conjunto
en un lugar soleado
durante una semana.
3 Al introducir en la
campana una cerilla
recién apagada se
aviva la llama.
• Al principio la vela se apaga porque no hay oxígeno
para mantener la combustión.
• La planta, bajo la acción de la luz solar, ha
regenerado el oxígeno.
• Las plantas verdes toman dióxido de carbono del
aire y producen oxígeno, bajo la acción de la luz
solar.

FENÓMENOS ATMOSFÉRICOS
En la troposfera, el aire está en movimiento. Esto origina fenómenos
atmosféricos o meteoros, que se agrupan en cinco tipos:
METEOROS CÓMO SE MANIFIESTAN
ACUOSOS
Lluvia, llovizna, chubasco, nieve, granizo, helada, rocío,
escarcha y niebla.
DE POLVO
Calima, calima de polvo, humo, ventisca, tempestad de polvo y
remolino de polvo.
DE VIENTO
Tromba, torbellino de viento, tornado, turbonada, ciclones
tropicales.
ELÉCTRICOS
Tormenta, relámpago, trueno, fuego de San Telmo y aurora
polar.
ÓPTICOS
Halo, arco iris, irisación en nubes, espejismo y gloria o corona
de Ulloa.

ELEMENTOS DEL CLIMA: LA TEMPERATURA
La Tierra
irradia hacia
el espacio
una cantidad
de calor igual
a la que
recibe.
Estratosfera
Sol
Radiación reflejada por
la atmósfera y las
nubes 35%
Radiación absorbida por las nubes y
el polvo atmosférico 15%
50%
La Temperatura
es el grado de
calor que tiene
la atmósfera.
El aparato que la
mide es el
Termómetro en
º C.

Temperatura
El aire de la troposfera (capa inferior de la atmósfera) se calienta a partir del
calor emitido por la superficie terrestre (radiación infrarroja).
• La temperatura es máxima en la superficie terrestre, alrededor de 15 ºC de
media, y a partir de ahí comienza a descender con la altura según:
• A partir de 12 km, la temperatura asciende con la altitud hasta llegar a
aproximarse a los 0-4 ºC en los 50 Km. Este incremento de temperatura está
relacionado con la absorción por el ozono de la radiación solar ultravioleta.
•A partir de los 50km de altitud, la temperatura disminuye hasta alcanzar unos
-100 ºC a los 80km de altitud.
• A partir de los 80 km de altitud, la temperatura va ascendiendo en altitud al
absorber las radiaciones de alta energía, pudiendo alcanzar más de 1000 ºC a
unos 600 Km de altitud.
• A partir de los 600 km la baja densidad de gases impide la transmisión del calor
y carece de sentido hablar de temperatura.
Un Gradiente Térmico Vertical (GTV) de 6,5 ºC de descenso cada Km
que se asciende en altitud (la temperatura baja 0,65 ºC cada 100m de altitud).
Hasta llegar a unos -70 ºC a los 12 Km de altitud.

Presión
Temperatura
120
100
80
60
40
20
Altura(km.)
-80 -40-60 0-20 20 6040 80
Temperatura (ºC)
Tropopausa
Estratopausa
Mesopausa
TROPOSF.
ESTRATOSF.
MESOSF.
TERMOSF.
Capa de ozono

Presión atmósférica.
• Es el peso ejercido por la masa de aire atmosférico sobre la superficie
terrestre.
• Casi la totalidad de la masa de la atmósfera se encuentra en los primeros
kilómetros por encima de la superficie terrestre (debido a la fuerza de atracción
gravitatoria sobre los gases), por lo que la presión atmosférica disminuye
rápidamente con la altitud.
• El valor de esta presión se mide con el barómetro.
A nivel del mar es 1 atmósfera o 1013 milibares, equivalente al peso de una
columna de mercurio de 760 mm de altura y un cm2 de base.
• En los mapas meteorológicos, la presión atmosférica suele representarse
mediante las isobaras, que son líneas que unen los puntos de igual presión.

ELEMENTOS DEL CLLMA: PRESIÓN ATMOSFÉRICA.
PRESIÓN ATMOSFÉRICA Y ALTURA
Presión (milibares)
0 200 400 600 800 1000
28
24
20
1
6
1
2
8
4
Altura(kilómetros)
Presiónnormalalniveldel
mar
BARÓMETRO DE CUBETA
• La presión atmosférica es la fuerza por unidad de superficie ejercida por la masa
de aire atmosférico sobre la tierra. El barómetro es su instrumento de medida.
Everest
8845 m
760 mm
Presión
atmosférica
Presión del
mercurio
Mercurio
Vacío
• A nivel del mar, la columna de mercurio sube hasta 760 mm de promedio,
equivalente a una presión de 1013 milibares (mb)

ELEMENTOS DEL CLIMA: PRESIÓN ATMOSFÉRICA.
Las isobaras son líneas imaginarias que unen puntos de la misma presión.•
B A
1024 mb
1020 mb
1016 mb
1012 mb
1008 mb
1004 mb
1000 mb
996 mb
La presión
disminuye
La presión
aumenta
Isobaras
VARIACIÓN DE LA PRESION EN BORRASCAS Y ANTICICLONES
• Hay altas presiones (anticiclones) cuando los valores superan los 1013 mb, y
bajas presiones (borrascas) en caso contrario. Los valores de la presión
atmosférica varían con la altitud, situación geográfica y el tiempo.

ELEMENTOS DEL CLIMA: PRECIPITACIONES.
• Al igual que ocurre si pulverizamos
agua sobre un cristal, al unirse las
gotitas de agua que hay en las nubes,
se forman gotas de mayor tamaño que
caen en forma de lluvia.
• Si las nubes se encuentran a gran
altura, al disminuir la temperatura, se
forman cristales de hielo.
• Al unirse estos cristales, caen en
forma de copos de nieve.

Según sea la causa las precipitaciones pueden ser:•
- De convección: producidas por calentamiento y
ascenso de masas de aire.
- Orográficas: las montañas obligan a ascender la masa
de aire, se expande y enfría, produciendo lluvia.
- De frente: si una masa de aire frío entra en contacto
con una masa cálida, esta última asciende sobre la
fría, se expande, se enfría y se produce la lluvia.
6 °C 16 °C
Aire caliente y seco
Aire templado y húmedo
2000 m
1000 m
0 m
ELEMENTOS DEL CLIMA: PRECIPITACIONES.

Tipos de lluviaTipos de lluvia

ELEMENTOS DEL CLIMA: HUMEDAD.
Se define humedad como el contenido de vapor de agua en el aire.•
El higrómetro es el instrumento utilizado para medir la humedad del aire.•
• Cuando se
calienta, el aire sube.
A medida que
asciende, va
enfriándose y el
vapor de agua se
condensa en
pequeñas gotas o
cristales de hielo.
• Las nubes son
aire cargado de
finas gotas de
agua.

ELEMENTOS DEL CLIMA: PRESIÓN ATMOSFÉRICA Y
VIENTOS.
El viento es el movimiento de las masas de aire con respecto a la superficie
terrestre.
•
DIRECCIÓN DE LOS VIENTOS
En los lugares que asciende el aire, disminuye la presión originando un centro de
bajas presiones o borrascas (B). Hay inestabilidad y se suelen producir
precipitaciones.
•
La veleta es el instrumento que
indica la dirección del viento.
•
El anemómetro es el instru-
mento utilizado para medir la
velocidad del viento expresada
en nudos o en m/s.
•
1 nudo = 0,5 m/s
En los lugares que desciende el aire, aumenta la presión formando un anticiclón (A)•
Hay estabilidad atmosférica y
se suele hacer buen tiempo.

climas peninsulares
Centros de Acción atmosféricaCentros de Acción atmosférica

climas peninsulares
FrentesFrentes

Frente fríoFrente frío

climas peninsulares
Frente cálidoFrente cálido

Cliclones y anticiclonesCliclones y anticiclones

LOS VIENTOS
¿Por qué se mueve el aire?
Aire
caliente • El aire se calienta en contacto con
la superficie terrestre y sube.
• Alejado de la superficie, el aire se
enfría y baja.
Aire
frío
• El Sol es el responsable del
movimiento del aire atmosférico,
(de la suave brisa marina y de los
vientos huracanados).

LOS VIENTOS LOCALES
SENTIDO DE LAS BRISAS
Brisa diurna
En la superficie terrestre, las masas de aire se desplazan desde las zonas de
altas presiones hacia las de bajas presiones.
•
Los vientos son movimientos de masas de aire entre diferentes puntos como
consecuencia de las diferencias de presión.
•
Los movimientos de aire más característicos son las brisas, cuyo origen se debe
a la diferencia de temperatura entre el mar y la tierra.
•
Tierra
(cada vez más
caliente)
Brisa nocturna
Tierra
(cada vez
más fría)

LOS ELEMENTOS DEL TIEMPO
La temperatura del aire
La presión atmosférica
La humedad del aire
El tipo y la intensidad de
las precipitaciones
El estado del cielo
El viento, su intensidad y
dirección
El higrómetro
El anemómetro y la veleta
El termómetro
La observación
El barómetro
El pluviómetro
INSTRUMENTOS DE MEDIDA
INSTRUMENTOS DE MEDIDA DE LOS ELEMENTOS DELCLIMA

La belleza del cielo no es más que el resultado de
la interacción de la LUZ del Sol con la atmósfera.
•Si dejamos pasar un rayo de sol por un prisma de vidrio. La luz se abre en
un abanico de colores (se dispersa) por refracción y como resultado de esta
dispersión vemos una gama de colores: violeta, azul, verde, amarillo y rojo.
•Los rayos violetas y azules, una vez desviados (difusión), chocan con
partículas de aire y varían su trayectoria, y así sucesivamente: realizan,
pues, una danza en zigzag en el seno del aire antes de alcanzar el suelo
terrestre. Cuando, al fin, llegan a nuestros ojos, no parecen venir
directamente del Sol, sino que nos llegan de todas las regiones del cielo,
como en forma de fina lluvia. De ahí que el cielo nos parezca azul, mientras
el Sol aparece de color amarillo, pues los rayos amarillos y rojos son poco
desviados y van casi directamente en línea recta desde el Sol hasta
nuestros ojos.
•Cuando existe una cantidad anormalmente elevada de aerosoles (polvo
atmosférico), la luz del amanecer y del atardecer es especialmente roja.

O.L.
O.C.

Color del Sol
Atmósfera

El Sol y la Tierra emiten energía: el Sol de onda cortaSol de onda corta (Tª =
6.000ºK) y la Tierra de onda largaTierra de onda larga (Tª = 288ºK = 15ºC).

Actividad reguladora y protectora de la atmósfera.
El balance de radiación solar.
La Tierra tiene una temperatura media constante en el tiempo (unos 15ºC), por
lo que existe un balance de radiación nulo entre la cantidad de radiación
solar entrante y la radiación terrestre saliente, si no se calentaría y enfriaría
continuamente.
De la radiación total proveniente del sol:
- un 30% es reflejada (albedo) por las nubes (17%), superficie terrestre (5%) y por
la dispersión hacia el espacio por gases, polvo,…(8%)
• el 25% es absorbida por la atmósfera por el ozono estratosférico y por el vapor
de agua (4%), por el agua líquida (19%). La radiación absorbida por la atmósfera
(recibida tanto de la radiación solar como desde la superficie terrestre) es devuelta
al espacio en forma de radiación de onda larga.
- un 45% es absorbida por la superficie (océanos > continentes), este calor saldrá
de la superficie lenta y gradualmente hacia la atmósfera en forma de calor latente
asociado a la evaporación, a la emisión de onda larga (radiación infrarroja), y a la
convección y conducción térmica.

Directa
Difusa
Absorbida
Reflejada por
las nubes
Reflejada por
la Tierra

Hielo y nieve, máxima reflexión
Océanos, absorción

Luz visibleUltravioleta Infrarrojo
Nubes
Nubes
Albedo
Calentamiento Radiación terrestre
Absorción
(E. invernadero)
Albedo
Pérdida al
espacio
Absorc. y
contrarrad.
(E. invern.)

Toda la energía absorbida por la superficie
terrestre se libera mediante la emisión de
radiación térmica de onda larga y mediante
procesos convectivos (calor latentecalor latente y calorcalor
sensiblesensible).
Calor latenteCalor latente: calor absorbido o liberado en
los cambios de estado sin variar la
temperatura
Calor sensibleCalor sensible: es el que aumenta la
temperatura de los cuerpos y que puede ser
medido con un termómetro

LatenteLatente
(25%)(25%)
SensibleSensible
(7%)(7%)
CONVECCIÓN
O. L.O. L.
(18%)(18%)
ContrarradiaciónContrarradiación
(96%)(96%)
114 %114 %

Circulación general del aire: la circulación general de la atmósfera
redistribuye la energía solar que llega a la Tierra, disminuyendo las
diferencias de temperatura entre el ecuador y las latitudes más altas;
participa en el balance de calor con los grandes sistemas de vientos, huracanes
y ciclones que transportan calor desde las zonas tropicales hacia los polos
y frío desde zonas polares hacia el ecuador.
Curiosidad: las ¾ partes de la superficie de la Tierra están cubierta de agua, el
agua absorbe muy bien la radiación solar y mediante las corrientes marinas
cálidas (desde el ecuador hacia las altas latitudes) y frías (desde los polos hacia
las latitudes más bajas) regulan el clima de manera mucho más eficaz que la
atmósfera.
Tanto el transporte oceánico como atmosférico están regulados por un bucle de
realimentación negativa.
Pág. 191 del libro.
Transporte oceánico
y atmosférico
Contraste térmico __

ANGULO DE INCIDENCIA DE LA RADIACION SOLAR

Aire descendente en
los polos fríos y
ascendente en las
latitudes
ecuatoriales cálidas
NO TIENE EN CUENTA LA
ROTACIÓN DE LA TIERRA

 Debido al giro de la Tierra (efecto coriolis), al rozamiento con la
superficie y a la distribución de tierra y continentes el flujo es
mucho más complejo.

A
0º
30º
60º
B B B
B B
A A A
B
Alisios del NE
Ponientes
Levantes polares
C. Polar
C.Hadley
C.Ferrell

Jet stream
Jet subtropical
Frente polar

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