CARACTERISTICAS DE LA ATMOSFERA
Llamamos atmósfera a la masa de aire que rodea a nuestro planeta en forma envolvente, cubriendo tanto mar como tierra. De cierto modo, la atmósfera tiene las mismas características que un océano. A pesar de que no la podemos ver es tan real, tan material, como el agua de los océanos que cubren las tres cuartas partes de la superficie del globo. Tiene sus corrientes, las que reciben el nombre de vientos. Algunos de ellos soplan con la regularidad de las grandes corrientes de los mares, otros en cambio son tan variables como el vuelo de una mariposa. Cerca de la superficie terrestre estas corrientes se ven retardadas o desviadas por las irregularidades del terreno. Podemos en contar que existen caídas de aire que surgen de las cumbres acantiladas o de los extremos de edificios en la misma forma que las cascadas de agua caen hacia los precipicios. También podemos encontrar el fenómeno contrario, aire que choque con algún obstáculo puede ser desviado hacia arriba alcanzando hasta alturas considerables.
Es importante, tanto para el transporte aéreo como también para la predicción del tiempo radio comunicaciones, la compresión de diversos fenómenos de la vida diaria y tener un conocimiento de las características atmosféricas. Comprendiendo esta importancia, todas las ramas de las ciencias físicas están efectuando una investigación coordinada a fin de explorar los alrededores de la tierra. A pesar de que existen muchos problemas sin resolver, los avances que se han efectuado en este terreno en los últimos diez años han sido sobresalientes.
Aire, es la materia de la cual está formada la atmósfera, es una mezcla mecánica de diversos gases. Se comporta de acuerdo con la ley general de los gases, como si fuera compuesto por uno solo. Es altamente comprimible y perfectamente elástico. a pesar de ser muy liviano tiene un peso definido, el que a presión y temperatura normal es alrededor de 1/770 del peso del agua, o sea 1235 gramos por m3.
Debido a su peso el aire ejerce una cierta presión sobre todo lo que está en contacto con él. Al nivel del mar la presión media es de 1,033 Kg/cm2 . Esta presión es uniformemente ejercida en todas direcciones. a pesar de que al nivel del mar la presión total que ejerce sobre el cuerpo humano alcanza aproximadamente a las 30 toneladas, no la notamos porque está balanceada por una presión igual desde el interior de nuestro cuerpo. Sin embargo es igual a la ejercida por una columna de agua de 10,3 metros de altura o por una columna de mercurio de 760 milímetros.
Tal como la presión, en cualquier punto de la columna de aire o mercurio, depende del peso de la columna que hay sobre el punto considerado, así también la presión del aire depende del peso de la columna de aire que hay sobre ese punto. La presión atmosférica disminuye con la altura , aproximándose lentamente a cero (no existe un límite definido entre la atmósfera y el vacío, lo que en realidad se produce es una fusión gradual). Con una distribución normal de temperaturas la presión en la cumbre de una montaña es menor que la existente en el fondo de un valle adyacente.
Como el aire del valle está a mayor presión es más denso que el de la cumbre de la montaña. Un metro cúbico de aire al nivel del mar peso más de un metro cúbico de aire a cualquier altura mayor. Más aún, debido a que es fácil de comprimir, un Kg. de aire al nivel del mar pasa más que un metro público de aire a cualquier altura mayor. Más aún, debido a que es fácil de comprimir, un Kg. de aire al nivel del mar ocupa mucho menos espacio que un kilo de aire a cualquier altura superior.
Bajo condiciones normales de temperatura y presión, un Kg. de aire ocupa 0,7 mts3.
COMPOSICION DE LA ATMOSFERA
Como se estableció anteriormente, el aire es una mezcla mecánica de gases. Al nivel del mar, el aire puro y seco contiene aproximadamente 21% de oxigeno y 78% de hidrógeno. También se encuentran pequeñas cantidades de otros gases tales como bióxido de carbono, hidrógeno, helio, argón, criptón y neón. Ninguno de estos últimos tiene alguna relación práctica con el estudio del tiempo.
Existe sin embargo una componente del aire que a pesar de que se encuentra en cantidades pequeñas y variables, tiene gran importancia en meteorología; esta componente es el vapor de agua.
PRINCIPALES COMPONENTES DE ATMÓSFERA
(Porcentaje por volumen *)
Contenido de
vapor de agua
| Nitrógeno | Oxigeno | Argón |
| 0.0 | 78.08 | 20.95 | 0.93 |
| 0.2 | 77.90 | 20.90 | 0.93 |
| 0.9 | 77.40 | 20.80 | 0.92 |
| 2.6 | 76.05 | 20.40 | 0.91 |
- Excluyendo impureza
ESTRUCTURA DE LA ATMOSFERA
La atmósfera terrestre consiste de cuatro capas gaseosas concéntricas: troposfera, estratosfera, ionosfera y exosfera. Estas capas permiten la transición gradual de las características atmosféricas tal como las conocemos al nivel del mar, hasta llegar a la exosfera, última capa atmosférica que gradualmente se confunde con el espacio interplanetario. El peso de la atmósfera es aproximadamente un millonésimo del peso de la tierra y una columna de un pie cuadrado que se extienda a través de toda ella, pesa aproximadamente una tonelada. De este peso atmosférico, cerca de las ¾ partes están concentradas en la troposfera, algo menos de ¼ en la estratosfera, 1/3000 en la ionosfera y 1/100.000.000 en al exosfera.
Las características atmosféricas varían con la hora, latitud y estación del año. Debido a esto, en la figura 2-3 sólo se pueden representar valore medios.
LA TROPOSFERA
Cerca de la mitad de la atmósfera se encuentra bajo una altura de 5.500 metros, la mayoría del resto está concentrada bajo los 6 ú 8 millas de distancia de la tierra. Prácticamente todos los fenómenos meteorológicos se producen dentro de esta zona. Hay gran movimiento de vientos y corrientes conectivas, las que a veces acarrean calor y vapor de agua a alturas considerables. La mezcla de aire así efectuada trata de producir un descenso relativamente rápido de la temperatura con la altura. Esta disminución de temperatura con la altura es lo que se conoce con el nombre de gradiente. La gradiente es positiva cuando la temperatura disminuye al aumentar la altura, es negativa cuando la temperatura disminuye al aumentar la altura, es negativa cuando (bajo ciertas circunstancias) la temperatura aumenta con un aumento de la altura, fenómeno que se llama Inversión Térmica.
Se llama troposfera a esta parte de nuestra atmósfera. La tropopausa es su límite superior, lugar donde cesan las corrientes convectivas.
LA ESTRATOSFERA
La estratosfera se encuentra sobre la tropopausa. Se caracteriza por la ausencia de corrientes verticales. El movimiento es principalmente horizontal y de flujo estratificado como su nombre lo insinúa.
La base de la estratosfera (tropopausa) no permanece fija. Varía en altura con la latitud, la estación del año y las condiciones locales de tiempo que existe bajo ella. Se encuentra más baja sobre los polos que sobre el ecuador, en invierno que en verano y sobre áreas de alta presión. La figura 2-2 nos señala que la altura media de la base de la estratosfera es de unos 8.500 metros sobre los polos para ir aumentando regularmente con la latitud hasta llegar a unos 16.500 metros sobre el ecuador.
El hecho de que en la estratosfera no hayan nubes es una gran ventaja para los desplazamientos de aire, ya que encuentran su ruta libre de las tormentas troposféricas de alturas menores. En la porción superior de la troposfera existe una región de alta temperatura (llamada a veces ozonósfera) y producida por la concentración de ozono, gas que absorbe la radiación ultravioleta solar. En su composición la estratosfera es similar a la troposfera.
LA IONOSFERA.
Se considera que el límite superior de la estratosfera se encuentra a una distancia de unas 60 a 70 millas sobre la superficie terrestre. Conocemos con el nombre de ionosfera a la zona de unas 500 millas que se extiende a partir de este punto. la ionosfera se caracteriza por sus cargas eléctricas libres. Algunas de las partículas gaseosas de esta capa son desintegradas en iones y electrones libres por la absorción de la radiación ultravioleta proveniente del sol, radiación que también produce la disociación de las moléculas de oxigeno y nitrógeno en su formas atómicas, produciendo temperaturas muy altas.
LA EXOSFERA
Es la capa exterior de la atmósfera la que conocemos con el nombre de exosfera.
Esta región ocupada por partículas gaseosas cuyo movimiento está relativamente libre de colisiones entre sí. Se considera por lo general que el límite inferior de la exosfera se encuentra aproximadamente desde esta distancia, hasta los límites exteriores de la atmósfera terrestre.
VIENTOS Y NUBES
La circulación atmosférica de los vientos aún no ha sido comprendida por completo. la existencia de los alisios y de la circulación atmosférica clásica, la podemos apreciar en la figura C-2 del Capítulo 6. Esta forma de circulación está confinada a la troposfera y es bastante bien comprendida. Existe sin embargo evidencia de que en la estratosfera y en la ionosfera se producen vientos de gran intensidad. Se conoce además que la dirección e intensidad de estos vientos varía con la hora y con la estación y se cree que pertenecen a una disposición mundial de circulación. El estudio de la deriva de las nubes noctilucentes y de los rastros de los meteoros, ha sido muy útil para medir la velocidad del viento a grandes alturas. Se ha comprobado que existen corrientes verticales y turbulencias a niveles bastantes altos por la forma ondulatoria de las nubes noctilucentes y por el resultado obtenido de cálculos teóricos. Puede que estos vientos constituyan un peligro para los vehículos que vuelen a esas alturas.
La formación de nubes es probablemente la prueba más común de las características atmosféricas. A pesar de que la mayoría de las nubes que normalmente se observan están bajo las 10 milla de altura, hay dos tipos más extraños, las nubes nocreosas y las noctilucentes, que alcanzan alturas mucho mayores.
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