modulo.

1. MODULO 2
LA ATMOSFERA
AUTOR: GUSTAVO BARROS CANTILLO
ESPECIALISTA EN CIENCIAS AMBIENTALES
UNIVERSIDAD DE SUCRE

2. COMPOSICIÓN Y CIRCULACIÓN DE LA ATMÓSFERA:
La atmósfera se compone de las siguientes capas:
1. LA TROPOSFERA
2. ESTRATOSFERA
3. MESOSFERA
4. IONOSFERA
5. EXOSFERA.
Estas capas están separadas por límites de espesor variable terminados
en el sufijo pausa, por ejemplo; tropopausa entre la tropósfera y la
estratósfera, estratopausa, mesopausa, etc.

3. LA TROPOSFERA: Es la capa que se encuentra en contacto con la litosfera, o
sea la superficie de la tierra, y en donde ocurren los fenómenos que se
relacionan con la vida del hombre animales y plantas, ( Biosfera).
En esta capa la temperatura disminuye a medida que se asciende, este efecto
se conoce como gradiente térmico vertical, cada 100 metros de ascenso, la
temperatura disminuye unos 65º centígrados. La tropósfera tiene un espesor
aproximado de 10 km en los polos y 18 en el Ecuador.
Aquí se producen los fenómenos meteorológicos, como lluvias, evaporación,
vientos, acumulación de partículas etc. También se encuentra la mayor
cantidad de los gases atmosféricos; (Nitrógeno 79% Oxígeno 21%, argón 1%,
Dióxido de carbono 0.03%, trazas de metano, monóxido de carbono, ozono,
nitratos, nitritos, óxidos de azufre, nitroso, helio, radón, xenón helio, hidrógeno).
ACTIVIDAD EN LA TROPOSFERA.
Dentro de las reacciones y dinámica que ocurren en esta capa sobresalen:
El efecto invernadero: Se produce por acción del dióxido de carbono y el
vapor de agua que absorben la radiación infrarroja procedente del sol, y las
longitudes de onda larga que emite la tierra, esto hace que se genere calor en
la tropósfera por la re irradiación. El efecto invernadero es benéfico cuando
mantiene la temperatura de la tierra en aproximadamente 15º centígrados, se
presentan problemas cuando esta temperatura aumenta, por el exceso de
gases acumulados.
La lluvia ácida: Cuando se presentan partículas de monóxido de carbono,
plomo, óxido nitroso, (NO2), óxido de azufre, (SO2), en las capas superiores
de la tropósfera; un fotón de luz ultravioleta descompone el ozono, O 3, ( estado
alotrópico el oxígeno) , en dos átomos, O y O2, el bivalente se combina con el
hidrógeno, formando agua, el monovalente forma un ión hidroxilo, OH, que
reacciona con el SO2, o con el NO2, formando ácido nítrico, HNO3, y ácido
sulfúrico H2SO4. Lo que se conoce como lluvia ácida.
La capa de ozono, en realidad se encuentra entre los 15 y los 30 km de altura,
en condiciones normales el mecanismo es de formación y destrucción del
ozono.
Las reacciones que se llevan a cabo en la destrucción del ozono son:
O3 + radiación ultravioleta = O2 + O Se conoce como fotolisis.
O también por reacción con el mismo oxígeno monovalente:
O + O3 = O 2 + O2
Estas reacciones protegen a los seres vivos de los rayos UV.

4. Efecto de la humedad atmosférica: El vapor de agua, componente
atmosférico muy variable, llegando a un máximo cercano al 4%. Procede de la
evaporación de las zonas húmedas, así como de las superficies terrestres
cubiertas por hielo y nieve y también de la vegetación debido a su
transpiración. Su importancia es fundamental en el ciclo del agua y formación
de las nubes, así como en el balance de la radiación entre la Tierra y el Sol, ya
que es muy permeable a la radiación solar de onda corta, pero absorbe parte
de la radiación terrestre de onda larga.
LA ESTRATOSFERA: Llega hasta aproximadamente 60 km de altura. Y la
temperatura aumenta, en la parte inferior se presentan nubes del tipo cirrus,
formadas de partículas de hielo.
LA MESOSFERA: El gradiente de temperatura se invierte, es decir disminuye
a medida que se asciende. Esta capa llega aproximadamente hasta los 80 km.
LA IONOSFERA: Conocida también como termósfera, En esta capa se liberan
cantidades de electrones por efecto de los rayos X y los rayos gamma. Aquí las
señales de radio retornan a la tierra, por lo que es importante en las
comunicaciones. También se producen las aureolas boreales.
EXOSFERA: Se extiende aproximadamente hasta los 800 km.
DISTRIBUCION DE LA RADIACION SOLAR
El sol emite energía electromagnética en diferentes longitudes de onda, en
aproximadamente 2 calorías por centímetro cuadrado y por minuto, su
distribución en la atmósfera es la siguiente:
28% es reflejada por las nubes, polvo atmosférico, partículas en suspensión, y
la superficie de la tierra.
25% es absorbida por la atmósfera, (capa de ozono, vapor de agua y nubes.)
47% absorbido por la superficie de la tierra, (21% continentes, 26% océanos, y
0.2% por la vegetación)
La energía absorbida por la tierra, es devuelta a la atmósfera en forma de calor,
(longitudes de onda larga), lo cual incide en el efecto invernadero.

5. DINAMICA TIERRA – ATMOSFERA
La circulación del aire en la atmósfera es fundamental en la formación de la
precipitación.
Las grandes masas de aire son puestas en movimiento por diferencias de
presiones; resultantes de los cambios de temperaturas, por movimiento angular
que imparte la rotación del globo, (fuerzas de Coriolis).
El mecanismo de la distribución de las corrientes de aire se muestra
aproximadamente en la figura, formando zonas de alta y baja presión.
En la figura se aprecian:
Una faja Ecuatorial de bajas presiones, (al norte del Ecuador), allí convergen
los vientos alisios en superficie.
Se conoce como Zona de Convergencia Intertropical. Se presentan vientos
verticales ascendentes gran nubosidad, fuertes lluvias.
Faja Subtropical de altas presiones, aproximadamente a los 30º de latitud,
se presentan vientos descendentes, aire seco, poca nubosidad, zona de los
desiertos y el anticiclón.
Faja polar de bajas presiones a los 60º latitud norte: Clima muy variable,
tempestades, y movimientos verticales ascendentes.
Casquetes polares de altas presiones: Clima seco.
Esta situación se repite en el hemisferio sur.

6. En la figura anterior se observan las zonas de alta y baja presión, las cuales
tienen incidencia en el movimiento general de la atmósfera, o sea de las
grandes masas de aire a diferentes temperaturas y presiones.
La zona intertropical de convergencia, donde se encuentran los vientos
alisios del noreste, (alisios) y del sureste, (contra alisios), y que coincide de
manera aproximada con la línea Ecuatorial, influye en el calentamiento de las
corrientes marinas, y por lo tanto en el clima de la zona tórrida.

7. Los factores que influyen en el estado atmosférico son:
La temperatura
La humedad.
La presión atmosférica.
Los vientos.
LA TEMPERATURA:
Es la medida del grado de agitación de las moléculas de gas. La energía
cinética de cada molécula de gas varía de manera directa con la temperatura
absoluta.
El calor es una forma de energía, que puede ser transferida de un sistema a
otro.
La capacidad térmica de un cuerpo se define como la cantidad de calor
necesaria para elevar la temperatura 1º centígrado.
Un valor importante de temperatura es el punto de rocío, temperatura a la
cual un espacio se satura, al enfriar el aire a presión constante y a un contenido
de humedad constante.
La relación grados centígrados, farengeit, y kelvin se relacionan:
Tºc = 5/9 (TF – 32) TºC = Tº c + 273.5
La temperatura en la tierra varía desde el Ecuador hacia los polos, siendo
mayor en el Ecuador donde recibe la mayor radiación. Estos cambios de
temperatura, influyen en los cambios de presión en las diferentes latitudes, lo
que origina los desplazamientos de las masas de aire y por lo tanto los vientos.
La circulación de atmósfera en las capas altas, el aire cargado de humedad se
dirige hacia las regiones de baja presión en donde desciende seco, (ya ha
descargado la humedad). Estas zonas secas, (zonas de los desiertos en
ambos hemisferios), producen los vientos en superficie que se dirigen hacia el
Ecuador, los más influyentes son los vientos alisios del noreste, (para
Colombia).
Por los puntos con igual temperatura en un momento dado, se pueden trazar
las líneas ISOTERMAS.

8. LA HUMEDAD:
El aire natural se compone de aire seco, ( formado por nitrógeno, oxígeno,,
dióxido de carbono, etc), y de vapor de agua en diferentes proporciones. Se
encuentran también partículas en suspensión, orgánicas e inorgánicas.
El aire seco mas el vapor de agua forma el aire húmedo.
La relación entre la masa de vapor de agua, (en kilogramos), y el volumen de
aire, aire, en (m3), se llama HUMEDAD ABSOLUTA.
La relación presión de aire saturado a temperatura de punto de rocío, y presión
e aire saturado a temperatura ambiente se conoce como HUMEDAD
RELATIVA. Esta humedad se expresa en porcentaje, y se mide con el
higrómetro, o se determina con la tabla psicrométrica, por medio del
psicrómetro de bulbo húmedo y de bulbo seco.
Una masa de aire no puede contener una cantidad ilimitada de vapor de agua,
el límite depende de la temperatura.
El aire cálido puede contener mas vapor de agua que el aire frío, por ejemplo
un metro cúbico de aire a 0º centígrado, puede llegar a contener 4.85 gramos
de vapor de agua, Un metro cúbico de aire a 25 º centígrados puede contener
23.05 gramos de vapor de agua. Si en un metro cúbico de aire a 0º centígrado,
tratamos de introducir mas de 4.85 gramos de vapor de agua; por ejemplo 5.0
gramos, los 4.85 permanecen como vapor de agua, y los otros 0.15 se
convierten en agua.
El aire ambiente se puede saturar de varias formas:
Reduciendo la temperatura, porque se disminuye la capacidad del aire de
contener vapor de agua.
Aumentando la cantidad de vapor de agua en el ambiente.
Reduciendo la temperatura, y a la vez aumentando la cantidad de vapor de
agua.
El vapor de agua actúa como absorbente de la radiación ultra violeta, (UV),
desempeña un papel termorregulador, impidiendo que la capa de aire se enfríe
durante la noche.
Cuando se pasa de la fase líquida a gaseosa, absorbe calor de la capa
circundante, enfriándolo. Cuando ese aire frío pasa a la fase gaseosa, libera
calor, ese calor liberado se conoce como calor latente-
Ejemplo, cuando se coloca el agua en un recipiente al fuego, aumenta su
temperatura hasta el punto de ebullición, de ahí en adelante la temperatura
permanece constante en el agua, este calor que eleva la temperatura del agua

9. se conoce como calor sensible. El calor empleado en la evaporación se llama
calor latente de vaporización.
Este proceso es básico en la formación de las nubes,
LA PRESION ATMOSFERICA: Se dice que es el peso de la masa de aire
sobre la superficie terrestre, esta presión disminuye con la altura, por lo que se
utiliza este principio para calcular alturas con el barómetro. Al nivel del mar la
presión atmosférica es de 760 mm de mercurio, o una atmósfera.
La presión varía vertical y horizontalmente, influyendo para ello la temperatura,
la densidad del aire y la gravedad.
Las líneas que unen puntos de igual presión en un momento dado reciben el
nombre de isóbaras, estas líneas aparecen juntas, cuando la presión es alta.
En la tropósfera se presentan zonas de alta y baja presión, como ya se explicó.
Las zonas de baja presión, (Ecuador y 60º latitud) se le conoce como borrasca,
y las de alta presión como anticiclones, caracterizados por aire seco que
desciende de las capas superiores de la atmósfera.
A nivel local, la presión del aire varía con la temperatura, ambiente.
LOS VIENTOS: El viento es el movimiento de las masas de aire en la
atmósfera. Se forman por las diferencias de presión y temperatura de unos
puntos a otros sobre la superficie de la tierra.
La atmósfera es un sistema en que la energía que produce el calentamiento del
aire, (la energía electromagnética del sol, calienta el suelo y este emite
longitudes de onda larga que calienta el aire), como cualquier sistema físico
trata de buscar el equilibrio o estabilidad, y por ello el aire frío mas denso,
tiende a colocarse debajo del aire caliente mas ligero.
Cuando el aire se acumula en un lugar, la presión aumenta, y lo expulsa hacia
donde la presión es más baja. Este movimiento se modifica por el movimiento
de rotación de la tierra, y por las fuerzas que se producen llamadas fuerzas de
Coriolis.
Los vientos pueden ser locales, y se conocen como vientos de costa y de
montaña. Los vientos que se originan por acción de las zonas de alta y baja
presión se le conoce como Alisios del Noreste para el hemisferio norte, y
Alisios del suroeste o contralisios.
Otros tipos de vientos son los Monzones, que tienen acción sobresaliente en la
India, y se originan por diferencias de calentamiento entre el océano y el
continente.

10. Los vientos se miden en velocidad y dirección: la velocidad con el anemómetro
o el anemógrafo, y la dirección con la veleta. Como la dirección es variable, su
dirección se indica de donde viene, y con los cuadrantes de los cuatro puntos
cardinales, divididos en sub cuadrantes, ejemplo norte noreste, sur suroeste
etc, ver la rosa de los vientos.
La relación velocidad altura de acción del viento, localmente se puede hallar
por la fórmula:
n
=
Donde V1 y V2 son las velocidades del viento a las aturas h1 y h2, n es un
valor de rugosidad, que varía entre 0.1 y 0.6.
Rosa de los vientos