Atmósfera: Significado, características, importancia y mucho más

Todos los astros y cuerpos celestes del Universo, están cubiertos por una capa de gas, atraída por la fuerza gravitatoria de cada uno de ellos, llamada Atmósfera y que puede ser tan profunda como densa, todo dependiendo del tamaño del cuerpo. En el caso de la Tierra, su atmósfera se extiende por más de 10 mil kilómetros y está compuesto por más de 10 elementos químicos.

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¿Qué es la Atmósfera?

El Sistema terrestre está compuesto de diferentes capas, las que conforman el Planeta Tierra, donde hacemos vida los animales, plantas y humanos, y por último la parte gaseosa.

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La Atmósfera es una capa que envuelve a todo cuerpo celeste, y está compuesta por diferentes elementos químicos en su forma gaseosa además de partículas sólidas y líquidas en todo lo que abarca, enlistando a casi 15 elementos de la Tabla Periódica.

Depende de la fuerza de gravedad de cada astro, lo que determina su densidad, profundidad y extensión.

La atmósferas son capaces de determinar los cambios climáticos y meteorológicos, regular la entrada de energía a la Biósfera y el transito de calor en la Tierra.

La capa atmosférica de nuestro planeta es de vital importancia para la vida, y se encuentra en constante cambio, principalmente por la intervención humana, alterando su composición y en su mayoría perjudicándola.

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Significado

Etimológicamente la palabra Atmósfera proviene del griego “atmos” que significa vapor o aire, y “sphaira”, que se traduce como esfera.

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Se usa para referirse a la capa gaseosa que rodea la Tierra como  consecuencia de la fuerza determinada por la Ley de Gravedad de Isaac Newton.

¿Qué es la Atmósfera? 

Características

La atmósfera está formada por diferentes partículas sólidas, líquidas y gaseosas que se encuentran en suspensión y que, en caso de la Atmósfera Terrestre están compuestas en su mayoría por grandes cantidades de nitrógeno y oxígeno, extendiéndose por más de 10 mil kilómetros.

Es capaz de producir cientos de fenómenos atmosféricos que muchas veces logran resultar perjudiciales y desastrosos en la civilización, tales como los huracanes, tornados, tormentas e incluso los relámpagos.

Su color aparenta ser azul desde la superficie terrestre, y en sus capas la temperatura desciende según la altura que posea, además se divide en 5 capas fundamentales, con diferentes porcentajes de composición y densidad.}

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Importancia

La atmósfera halla su importancia en múltiples razones, una de ellas es que actúa como un filtro gigante para los rayos solares y los rayos X y la radiación UV, protegiendo a la Tierra de todos los efectos nocivos que estos en exceso logran causar sobre la piel y los seres vivos en general.

Además, es el responsable de regular la temperatura y de evitar la fuga de calor, y por lo tanto, es la encargada de dar paso a los climas, vientos y lluvias lo que haría imposible el desarrollo de la vida correctamente.

También la atmósfera es utilizada como transmisor de ondas de radio, fomentando la comunicación, aparte de ser capaz de equilibrar el tiempo y la meteorología.

La atmósfera es capaz, gracias a la presión y el peso que hace la masa atmosférica sobre las capas, de cambiar y alterar las estaciones, y de causar huracanes, tornados, ciclones e incluso sequías.

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En la atmósfera se almacena todo el oxígeno del mundo, además de otros gases, incluyendo el dióxido de carbono, lo que termina resultando en la producción de más oxígeno orgánico lo que deriva en que todas las formas de vida, destacando la vegetal, animal y humana, funcionen, coexistan  y vivan de la manera que lo hacen hoy en día.

Esta capa compuesta por distintos gases, es encargada de la realización de los ciclos bioquímicos, al poseer grandes cantidades de dióxido de carbono para la producción de oxígeno respirable, además, no solo nos blinda de los rayos ultravioleta o la radiación, si no también actúa como una cúpula que desintegra meteoritos y asteroides que entran en nuestra órbita por medio de la fricción con la gran cantidad de masa de aire acumulada.

Funciones de la Atmósfera 

Origen y Evolución

Al principio del planeta Tierra. hace ya más de 4.600 millones de años, las temperaturas en nuestro planeta eran exorbitantes, y simplemente el sistema terrestre contaba con un núcleo incandescente y nubes de gas y polvo que se desprendían al medio interestelar debido al calor del astro rey, el Sol.

Algunos cientos de años después, la Tierra comenzó a disminuir en cuanto a temperatura, lo que ocasionó la formación de lo que conocemos hoy como Litosfera, que es también la capa terrestre y los suelos marinos. Al mismo tiempo los gases que aún eran desprendidos del Planeta fueron vistos acumulados sobre la superficie sólida recién formada, lo que dio paso a la formación de la Primera Atmósfera.

Esta estaba compuesta de enormes cantidades de vapor de agua, y partículas de dióxido de Carbono, Nitrógeno, Metano, Amoniaco y muchísimos gases más, sin embargo, el oxígeno no existía como componente. Al enfriarse por completo el planeta Tierra, luego de millones de años, el vapor de agua que se encontraba en esa atmósfera primitiva se condensó y surgió la creación de los ríos, mares y océanos, sin embargo, la emanación de gases seguía ocurriendo ocasionado por la actividad volcánica tan activa.

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Luego, llega la aparición de los seres microscópicos, con los que se iniciaron procesos bioquímicos, como la fotosíntesis, el primer proceso que utilizaba las grandes cantidades de dióxido de Carbono (CO2) para producir energía y alimento, desprendiendo luego oxígeno, aumentando sus niveles drásticamente, hasta el momento de la llegada de los animales que eran capaces de respirar este gas.

Cuando las acciones de estos animales e incluso los primeros seres fotosintéticos empezaron a causar efecto, calentando de nuevo la Biósfera, ocasionó la creación de una capa de ozono, que al final funcionaría como una barrera y un escudo contra la radiación solar.

Atmósfera Terrestre

La atmósfera terrestre se refiere a aquella capa que cubre particularmente al planeta Tierra en su totalidad, y que la protege de diversas maneras como actuando como escudo contra los rayos nocivos e incluso regulando la temperatura de nuestro ambiente de acuerdo a la zona.

Sus gases son variados, no compuestos únicamente de oxigeno, y todos ellos ocupan en su mayoría los primeros 3o kilómetros de los 10 mil que posee, esto debido a la fuerza de gravedad que el planeta Tierra ejerce sobre ellos, lo que representa únicamente 0,5% del radio terrestre.

No es una estructura totalmente definida, pues su forma no es precisamente esférica y esto se debe a la densidad con la que es encontrada a esa altura, la temperatura y su masa.

Es la única de su tipo de composición en todo el Sistema Solar, es decir, la única que hasta ahora, es capaz de albergar vida y que permite la existencia de los seres vivos en el planeta.

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Color del Cielo

El color azulado del Cielo, es el resultado de una gran interacción que ocurre entre la luz que proviene del Sol, estrella regente del Sistema Solar, con la atmósfera terrestre.

La luz solar generalmente es vista como blanca, sin embargo, en realidad es de todos los colores que conforman un arco iris, rojo, naranja, amarillo verde, azul y violeta, y esos colores se encuentran vibrando por todo el espacio exterior. Además es importante destacar que la luz dependiendo de su color pueden viajar con ondas largas, como el rojo, o cortas, como el azul. Incluso pueden viajar en linea recta, para luego ser reflejada como en algún espejo, en forma de curva como en el prisma o dispersada, cuando choca con otras moléculas.

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La luz del Sol, al llegar a la atmósfera, choca con todas las moléculas de gas y ozono que existe, por lo que se dispersa, sin embargo, las ondas largas, como el naranja, amarillo o el rojo, pasan por menos moléculas que las cortas, como el azul o el violeta, lo que hace que estos tonos se dispersen más rápido y por más moléculas, haciendo que el cielo se vea celeste o azul oscuro en la noche (por la luz que refleja la superluna).

Sin embargo, cuando se está poniendo el Sol en el horizonte, al amanecer o atardecer, la luz del Sol pasa por más moléculas que antes, lo que produce que las ondas largas pasen se dispersen de una forma más rápida lo que hace que veamos estos tonos durante este momento.

Por otro lado, el azul del cielo y de la atmósfera es causado muchas veces por la acumulación de oxígeno en ella.

Descubre más sobre la atmósfera terrestre: 

Luminiscencia nocturna

La luminiscencia nocturna o también llamada Airglow, es una emisión de luz, que proviene de una atmósfera de algun planeta, en este caso, el Planeta Tierra, y es causada por la reestructuración de los átomos formando moléculas, que fueron ionizadas por los rayos solares o por la luz que proviene del Cosmos.

En las noches, aún sin recibir la luz directa del Sol, aún podemos ver los objetos que nos rodean, y aunque mucha de la luz que ilumina las noches proviene de las estrellas de la Vía Láctea o Galaxia del Sol, o de la Luna, también gran parte de la luz de las noches es creada por la propia atmósfera.

Los átomos de los gases que se encuentran en la atmósfera son accionados o excitados por los rayos UV que provienen del Sol, de manera que las moléculas de oxígeno y nitrógeno, son activados y pueden volver a su posición inicial, es decir, sin activar, produciendo un fotón (luz) en el proceso, o también pueden chocar con otros átomos y otras moléculas creando más moléculas de otros compuestos, mediante reacciones químicas (ionización).

Al suceder esto se producen hidroxilos (OH), óxido nítrico (NO), e incluso oxígeno molecular (O2) y emiten una luz mediante la quimioluminiscencia, durante la combinación de los elementos.

La quimioluminiscencia es la base de la Luminiscencia Nocturna, es la que produce luz dentro de la atmósfera y es la responsable de iluminar al planeta Tierra cuando las noches hay Luna Nueva, o cuando el ciclo de la Luna vuelve a empezar.

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Colores

El color Amarillo en la atmósfera representa el fotón producido por el Sodio (Na), y es una capa amarillenta que se encuentra entre los 80 y 105 kilómetros sobre la Litósfera. El origen de este color y de la cantidad de sodio en ella proviene de los meteoritos que se desintegran en ella.

El color Rojo representa el oxígeno en forma atómica (O) y se encuentra entre los 150 y los 300 kilómetros, luego de la capa de Sodio. También este tono proviene de los radicales hidroxilos que se crean por medio de la combinación entre el ozono y el hidrógeno.

El tono azul es producido por el oxígeno molecular que se manifiesta mediante su excitación a unos 95 kilómetros sobre la Tierra.

Y por último el Color verde, que se emite mediante la combinación de oxígeno molecular y oxígeno molecular, además de la combinación entre el oxígeno y el nitrógeno que forman el óxido nítrico manifestándose de color verde.

Las capas de colores no tienen una estructura uniforme, lo que se cree que es causado principalmente por la fuerza de la gravedad y sus ondas y lo que termina haciendo que se vean de forma heterogénea.

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Regiones de la Atmósfera

La atmósfera se puede dividir en varias zonas dependiendo de su composición, estructura o incluso fenómenos que ocurren en ella.

Homósfera

La homósfera es una de las dos capas que conforman la atmósfera clasificada según su composición y se encuentra en la parte interior, más cercana de la superficie terrestre, limitando con la siguiente capa después de los 80 kilómetros de altura.

Los gases que aquí se encuentran se caracterizan por estar prácticamente mezclados por completo con los otros, debido a la mezcla convectiva y la turbulenta a excepción del agua en forma de vapor y el ozono que no se mezclan.

La homósfera tiene compuestos químicos en base a oxígeno al 21%, nitrógeno con una concentración del 78% y el resto son pequeñas cantidades de argón, dióxido de carbono, vapor de agua, helio, kriptón, neón, hidrógeno y ozono.

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Heterósfera

La heterósfera es la segunda y ultima capa de la atmósfera clasificada de acuerdo a la composición de la misma, encontrándose desde los 80 kilómetros de altura hasta completar los casi 10 mil kilómetros que conforman la atmósfera.

Esta capa está conformada por diferentes cantidades de elementos químicos completamente diferenciados, normalmente identificados por un color causado por la luminiscencia nocturna.

Desde los 80 km hasta los 400 km se despliega la capa de nitrógeno molecular, con tonos amarillos, luego una capa de oxígeno atómico de 400 km a casi 1.100 km.

Después de los 1.100 km hasta los 3.500 kilómetros hace aparición la capa de helio, y por último una capa gigante de hidrógeno que va desde lo 3.500 km hasta los 10 mil kilómetros de altura.

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Magnetósfera

Es una capa que se forma por medio de la interacción de la fuerza magnética del planeta Tierra con el viento solar que proviene del Sol. Se ubica más allá de los 500 kilómetros de altura sobre la superficie de la Tierra, por encima de la ionósfera.

La Magnetósfera es la encargada de proteger a todo el sistema terrestre de la llegada de los rayos intensos de UV y de la radiación como tal, incluyendo las grandes olas de vientos solares. Desvía las partículas cargadas hacia los polos magnéticos (Polo Norte y Polo Sur) y forma así las hermosas auroras boreales y australes, que son tan conocidas.

La magnetosfera es ocasionada por el campo magnético con que cuenta nuestro planeta gracias al gran núcleo de hierro y los elementos cargados electricamente que posee la Tierra en su centro.

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Ella sufre muchas variaciones en cuanto a su forma, estructura e incluso dirección, esto debido a las olas de vientos solares cuya intensidad es muy inestable, sin embargo, sin ella, la vida en el planeta Tierra no sería posible; las grandes cantidades de radiación y de los rayos cósmicos atravesarían la atmósfera, y entraría en nuestro ambiente, lo que traería miles de consecuencias dentro del planeta, incluso, podría llegar a ser tan grave como la pérdida de agua en los océanos y en la atmósfera.

La magnetósfera se expande hasta unos 100 mil kilómetros sobre la superficie terrestre en dirección al Sol, y este límite está determinado por la dirección del viento solar, que de acuerdo a la intensidad de la misma determina el espacio que ocupa el campo en dirección al astro rey. Sin embargo, en dirección contraria, hacia el resto de los planetas, el campo magnético se expande por casi un millón de kilómetros aproximadamente.

Capas o Partes

Encontramos la Litósfera e Hidrosfera, la capa más superficial de la Tierra compuesta por suelo (Litosfera) y toda el agua del planeta (Hidrosfera) ; luego la Biósfera, donde los seres con vida coexistimos y por último la Atmósfera, que a la vez está separada en 6 partes fundamentales.

Troposfera

Esta es la capa donde ocurre la vida, es la más baja de todas y la que mantiene contacto con la superficie terrestre. Aquí también ocurren los fenómenos atmosféricos, comunes y no comunes, como la lluvia, la nieve, las nubes, los arco iris etc.

En esta capa la temperatura desciende hasta más de 50 grados centígrados bajo cero (-50 °C) y es donde la mayoría del oxígeno y de la composición gaseosa para el desarrollo correcto de la vida se encuentran.

En los polos alcanza tan solo 9 kilómetros de alto, y en el ecuador a 18 km, disminuyendo a medida que se acercan al norte o al sur.

En ella ocurren todo tipo de movimientos verticales, horizontales y diagonales de masas de aire, lo que produce los vientos y los fenómenos, además hay una gran abundancia de agua produciendo nubes hasta su limite superior, llamado tropopausa.

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Estratósfera

Se extiende desde la tropopausa, su limite inferior, hasta más de 50 kilómetros de alto, en la estratopausa. Aquí, ocurre algo diferente a la anterior capa, pues la temperatura cambia directamente proporcional a la altitud, y va aumentando hasta llegar a unos 0 grados centígrados en su límite superior.

Los movimientos de masa de aire son más que todo horizontales, pues alcanzan velocidades mayores a 200 kilómetros por hora (km/h), sin embargo, los movimientos verticales no alcanzan una gran velocidad, lo que significa que cualquier sustancia que logre llegar a esta capa, se dispersará rápidamente por todo el globo terráqueo.

En esta capa se encuentra la ozonósfera o la capa de ozono, entre los 30 y 50 km, la que gracias a la falta de agua y los efectos del ozono, absorbe casi el 100% de la radiación producida por el Sol y enviada a nuestro planeta.

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Capa de ozono

La capa de ozono es una pequeña zona ubicada en la capa de la atmosfera terrestre llamada Estratosfera y se posiciona entre los 15 kilometros y los 5o kilómetros de altura, reuniendo aproximadamente un 90% del ozono (O3) del planeta.

El Ozono es una forma alotrópica del oxígeno y solo se produce en condiciones determinadas de presión y temperatura. Estas molpeculas actuan como un tipo de filtro o barrera protectora de rayos ultravioletas o radiación cosmica, que llegan a la Tierra desde el Sol. El ozono deja por fuera los rayos UV de onda corta, y deja pasar los de onda larga, que son los necesarios para la producción de energía por medio de la fotosíntesis.

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Mesósfera

La mesosfera es aquella capa que parte desde la estratopausa, a unos 50 kilómetros sobre el nivel del mar teniendo una extensión de unos 30 kilómetros de altura y resulta ser la mayor en proporción de las anteriores. y sus gases más predominantes o comunes son el oxígeno y el nitrógeno y nuevamente la tendencia de disminución de temperatura proporcional a la altura vuelve, alcanzando fríos que rodean los 70 u 80 e incluso 90 grados bajo cero.

En ella ocurren la mayoría de reacciones de ionización y combinación de átomos de elementos químicos formando moléculas y se caracteriza por ser protagonista de grandes turbulencias y ondas atmosféricas y que actúan en espacios y tiempos sumamente impresionantes.

Capas de la Atmósfera

Termósfera

Es también conocida como la ionósfera, y es la capa de la atmósfera, donde la temperatura del aire varía según la radiación solar que llegue o se manifieste durante el año, alcanzando incluso lo¿s 1500 grados centígrados, además de ser la parte donde se producen las auroras australes y boreales causados por el campo magnético. y que van desde los 50 km hasta los 640 kilómetros de alto.

Aquí los iones están sumamente cargados electricamente y es usada normalmente como fiel conductora de ondas de radio y televisión por su capacidad de reflejarlas.

En ella el gas más abundante es el nitrógeno y es encargada además de desintegrar los meteoritos al ingresar dentro de la órbita o la atmósfera del planeta Tierra.

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Exósfera

Esta capa es la última en representar las partes de la atmósfera clasificada por su altura, y es la que está más alejada de la superficie de la Tierra, extendiéndose desde los casi 700 kilómetros hasta más de 9.600 kilómetros de altura.

La presión atmosférica de esta zona es casi inexistente, y las partículas de aire que aquí se encuentran suelen perder todas sus propiedades físicas y químicas siendo su mayor compuesto la materia plasmática.

Aquí el proceso de ionización de las moléculas ocasiona que la fuerza de atracción existente, y que corresponde al campo magnético del planeta en esta capa sea muchísimo mayor a la que puede ejercer el campo de fuerza gravitatoria de la Tierra.

La densidad de la masa de aire y de los elementos químicos resultan cada vez más livianos, aproximándose al vacío cada vez que aumenta la altura desde la superficie del planeta Tierra.

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 Tipos de Atmósferas

De acuerdo a sus principales características, una atmósfera puede ser clasificada en diferentes tipos, también dependiendo de su composición, su origen, su función o incluso en el contexto que se utilice.

Atmósfera de presión

Una atmósfera de presión es una unidad de medición con la que cualitativamente, se mide la presión que ejerce la atmósfera sobre la superficie de la Tierra. Es representada siempre con el símbolo de “atm” y se lee “atmósferas”. Esta unidad equivale a 101.325 pascales.

Esta medida fe adoptada en 1954 luego de la 10a Conferencia General de Pesos y Medidas, cuando se determinó su valor en Pascales. Este término fue acuñado por muchas industrias yu empresas, sobretodo las relacionadas con el aspecto químico, donde se utilizaba el concepto de “en condiciones de presión y temperatura estándar” al hablar de una atmósfera (1 atm) a 25 grados centígrados y “condiciones de presión y temperatura normales”  para referirse a una atmósfera (1 atm) a 20 grados centígrados.

Sin embargo, esta medida no es muy usada dentro de la meteorología o al momento de realizar alguna medición de la presión atmosférica de algún lugar en especifico, pues la presión es variable según la altura, la temperatura y la humedad, por lo que colocar una medida “estándar” es arbitrario.

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Atmósfera oxidante

Una atmósfera oxidante es aquella capa de gas cuya composición tiene moléculas de oxígeno como ingrediente más abundante de utilizar ese oxígeno en grandes cantidades para realizar el proceso de oxidación, es decir, combinarse con diversos elementos que estén presentes en la misma atmósfera.

Esta atmósfera es rica no solo en Oxígeno puro (O), si no también podían existir moléculas cuyo en uno de los elementos que la componen, hiciera aparición el oxígeno, en forma de Dióxido de Carbono (CO2), vapor de agua (H2O) o incluso Bióxido de Sulfuro (SO2).

Uno de los más frecuentes usos de una atmósfera oxidante es en la producción del acero, donde el arabio líquido es soplado por grandes cantidades de oxígeno gaseoso, de forma que las cantidades de monóxido de Carbono y Dióxido de Carbono que no son deseados se descarten de la ecuación química.

Actualmente la atmósfera terrestre se categoriza como una atmósfera oxidante, debido a las inmensas cantidades de oxígeno molecular que la atmósfera posee, sobretodo acumulada en los bajos niveles, como la Tropósfera, cuyo oxígeno es propiciado por las plantas que toman el dióxido de Carbono del ambiente para realizar la fotosíntesis desde hace millones de años.

Estructura y composición de la Atmósfera 

Atmósfera reductora

Una atmósfera reductora es aquella que es caracterizada por poseer grandes cantidades de metano, dióxido de Carbono, Nitrógeno molecular, amonio, e incluso carbono reducido (CH4)

Este tipo de atmósfera no posee grandes cantidades, por no decir nulas, de oxígeno libre, u otros gases de carácter oxidante, por lo que no se genera el proceso de oxidación.

La atmósfera reductora es esa que contiene moléculas en base de hidrógeno (por ejemplo) que son capaces de reducir otras moléculas, al estar saturados de moléculas con átomos reductores como el metano o el amoniaco.

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Atmósfera explosiva

Una atmósfera explosiva es aquella que está compuesta por cualquier mezcla con el aire y sustancias inflamables, ya sea algún gas, polvo, vapor, gel o nieblas, y que en condiciones atmosféricas normales, tras una ignición o el inicio de un fuego, esta combustión se propagará y extenderá a través de toda aquel elemento que no haya sido quemado, generando una explosión.

 Existen internacionalmente, varias reglas que regulan la manipulación de las sustancias inflamables debido a la posibilidad de la generación de alguna atmósfera explosiva, las cuales son sumamente peligrosas para la vida humana. Estas pueden ser generadas por alguna fuga de un gas de cocina o incluso dentro de alguna mina o cuenca petrolera.

Atmósfera inerte

Una atmósfera inerte es aquella que no tiene ningún tipo de riesgo al reaccionar con alguna combustión, y que más bien actúa como una burbuja protectora al momento de realizar algún trabajo que amerite limpiar la zona de algún gas que resulte perjudicial para el proceso que se realizará.

Normalmente se ve la utilización del helio o el argón como gases inertes en la producción de alguna soldadura, para que el gas que se encuentra en la zona no altere el resultado del trabajo a realizar.

También es usual ver el uso de los gases inertes en la industria química y farmacéutica, donde utilizan los gases inertes para despejar las zonas de gases que puedan alterar la combinación química o cuando se deben manipular elementos y productos que son sensibles a atmósferas reductoras u oxidantes, es decir, que tienen un tiempo de reacción sumamente rápido al tener contacto con alguno de los anteriormente mencionados.

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Atmósfera estándar

Una atmósfera estándar, también conocida como la Atmósfera Estándar Internacional, es un tipo o modelo de atmósfera terrestre, cuyos aspectos tales como la presión, temperatura, humedad, densidad, viscosidad de la masa de aire con calculables de acuerdo a la altitud.

El objetivo principal de este modelo de atmósfera es generar datos referenciales, es decir, de comparación, para tener un marco invariante para facilitar la navegación de los aviones y helicópteros.

Los valores calculados son al nivel del mar, y se busca con ellos es poder categorizar, según los datos de un preciso lugar, tiempo y altura si la atmósfera resulta más estándar o menos estándar.

¿Qué sucede en la Atmósfera? 

Atmósfera peligrosa

Una atmósfera peligrosa es aquella donde los empleados que manipulan ciertos tipos de gases inflamables o perjudiciales para la salud se ven expuestos o hay un porcentaje de riesgo mayor que el permitido.

Las atmósferas peligrosas son determinadas en caso de que haya alguna sustancia, gas, niebla o polvo inflamable en fuga, nivel de toxicidad o corrisividad permitido para ser expuesto sea sobrepasado, alto porcentaje de radiación, mal nivel de oxígeno, es decir, menor a 19% o mayor a 21%, o alguna propagación de alguna amenaza, incluso causada por la fuga de alguna enfermedad o virus que sea transmitida por el aire.

Composición química

La atmósfera terrestre está compuesta aproximadamente por 15 elementos básicos, donde tan solo 2 representan la cantidad más fuerte y abundante dentro de todas sus capas.

La mayoría de los gases están acumulados en los primeros 10 kilómetros, alcanzando casi un 75% dentro de los 10 mil kilómetros de extensión que la atmósfera terrestre posee y esto gracias a la gran fuerza de gravedad a la cual estos gases se ven afectados, siendo atraídos al centro de la Tierra.

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Es tanto así que la intensidad gravitatoria de nuestro planeta ha logrado mezclar casi homogéneamente todos los gases de los primeros 20 kilómetros, convirtiéndolos en prácticamente una cola masa de aire, a diferencia de las capas más exteriores que son completamente diferenciadas.

Su composición química se basa en un 78% de nitrógeno, seguido de un 21% de oxígeno, lo que da un total de 99% de la masa de aire atmosférico, el otro 1% está compuesto por pequeñas cantidades de helio, argón, neón, ozono, hidrógeno, dióxido de carbono, vapor de agua, kriptón y otros gases nobles. Sin embargo estas cantidades están constantemente en cambio, pues el dioxido de carbono cada vez aumenta más, el ozono disminuye y el oxígeno aumenta, por lo que, como un ser vivo, la atmósfera está en constante variación y evolución.

Presión de la atmósfera

La presión atmosférica se refiere a la cantidad de peso que realiza la masa de aire de las capas sobre un punto determinado sobre la superficie terrestre, por lo que mientras más altura, menos presión atmosférica se tendrá en esa zona, pues la cantidad de aire que está por encima de ese lugar es menor que uno de menor altura. La presión de la atmósfera, es la fuerza que ejerce el aire sobre la litósfera, la superficie terrestre.

La presión también se ve afectada por la temperatura, ya que cuando el aire es caliente, tiende a elevarse, es decir, que se hace liviano, asciende y produce una baja presión atmosférica, mientras que el aire frío desciende y se hace pesado y denso, generando alta presión.

Ella puede variar dentro del día, gracias a la misma temperatura, que varía muchas veces durante el día, y también afectará el lugar en el planeta en que uno se encuentre, tomando en cuenta que tan alto del nivel del mar se encuentre el individuo ubicado.

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Por ejemplo, en la zona ecuatorial, la temperatura es alta, lo que hace que el aire ascienda y genere baja presión atmosférica, sin embargo, en las zonas del Polo Norte y Polo Sur, la presión siempre es baja, causado por la cantidad de frío que hay, debido a que los rayos de luz solar no impactan de forma directa.

Por otro lado, en las zonas que tienen una temperatura templada, la temperatura puede variar durante todo el año solar, lo que determina una presión atmosférica no constante, variable e inestable, normalmente, alta en invierno, por el frío, media en primavera y otoño, y alta en verano, sobretodo por el calor causado por el solsticio de Verano.

La humedad también forma parte de los aspectos que logran alterar la presión atmosférica, pues a mayor humedad, menor presión, y a menor humedad, mayor presión, sin embargo, este factor está relacionado netamente con la altura y la temperatura, pues a mayor temperatura del aire más humedad, y el aire que se encuentra en zonas altas suele tener temperaturas calurosas.

Densidad atmosférica

La densidad atmosférica no es constante, es decir, que se ve alterada o cambia por algunos factores, en este caso, se trata de la Altura, por lo que mientras más alto un individuo se encuentre, más ligero será el aire, es decir que, a nivel del mar, la atmósfera es mucho más densa, debido al peso que ejerce la masa de aire que se encuentra encima, mientras que en alguna montaña, el aire se volverá más liviano y tenue por no tener tanto peso en comparación.

Este factor, no solo es importante para la atmósfera o para el desarrollo de la vida, si no que también es un aspecto fundamental en la aviación, pues sin ella, los aviones con los que viajamos, no serían capaces de volar.

Documental sobre la Atmósfera

Humedad atmosférica

La cantidad de agua, o en este caso el vapor de agua, no es limitada en ninguna masa de aire, pues lo que de verdad determina la cantidad de vapor que puede poseer la atmósfera es la temperatura, pues las altas temperaturas del aire, o el aire caliente, es capaz de albergar más cantidad de vapor de agua que el aire de baja temperatura.

El agua que posee la atmósfera puede ser representada por 3 cosas, el vapor de agua que se encuentra de por sí en el ambiente y en la troposfera, en pequeñas gotas líquidas y en diminutos cristales de hielo, los dos anteriores representadas por las nubes.

Por otro lado, la atmósfera, contiene aproximadamente unos 12 mil kilómetros cúbicos de agua, de la cual la mitad de este total se encuentra desde los 0 a los 1800 metros de altura, y se precipitan unos 500 mil kilómetros cúbicos al año.

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Los niveles de la humedad en la atmósfera, son determinados por la cantidad de agua que se evapora de todos los ríos, mares y océanos, y puede ser clasificada en 3 tipos:

  • Humedad de saturación

La humedad de saturación es aquella cantidad de agua, o vapor de agua, que resulta ser la máxima que un metro cúbico de aire o gas puede contener en una condición ya determinada de temperatura y de presión.

  • Humedad absoluta

La humedad absoluta es aquella cantidad de vapor de agua que se encuentra en el metro cúbico que se está estudiando o analizando en el momento.

  • Humedad relativa

La humedad relativa atmosférica es una relación que existe entre la cantidad de vapor que se encuentra realmente en un metro cúbico de aire, es decir, la humedad absoluta, y aquella cantidad de agua que ese metro cúbico en esa condición podría contener (humedad de saturación).

Viajes espaciales

Durante un viaje espacial, uno de los mayores retos que una nave debe cumplir es atravesar la atmósfera de manera que sufra los menores daños posibles, al entrar y al salir de ella, además, por supuesto, de la fuerza de gravedad de nos mantiene atados a la superficie terrestre.

La fricción que sufre todo transbordador espacial al momento de despegar genera un gran calentamiento por la masa de aire tan compacta que nos rodea, sobretodo en los primeros kilómetros, por lo que la nave espacial debe ser de una gran resistencia para evitar toda rotura de materiales o la desviación de la trayectoria de lanzamiento.

¿Por qué no nos aplasta la atmósfera?

Astros con Atmósfera

Muchos de los planetas e incluso satélites dentro del Sistema Solar poseen una atmósfera, donde no figuran ni el planeta Marte ni el planeta Venus, aunque algunas son muy poco parecidas a la terrestre. Estas son las atmósferas más importantes dentro del Sistema Solar:

  • Atmósfera del Sol

La atmósfera solar está formada por tres partes fundamentales, la fotósfera, que es lo que siempre vemos de color amarillento desde el planeta Tierra. El Sol es un astro que en realidad no posee una atmósfera como tal, pero se usa este término para separarlo del interior de su cuerpo. Luego encontramos la cromosfera, capa muy delgada y estrecha que logra alcanzar de 5700 °C hasta casi 20.000 °C. Por último tenemos la corona solar, que es la capa más externa del Sol y se extiende por millones de kilómetros, pues es hasta donde llega la luz Solar. 

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  • Atmósfera Lunar

La Luna, en realidad, no posee ninguna atmósfera. Sin embargo, en su órbita, existen constantes presencias de partículas atómicas y moleculares, aunque la cantidad de masa que pueden unir todas estas partículas no llegarían ni a una cuarta parte de la masa de la atmósfera terrestre, lo que resulta realmente insignificante. 

  • Atmósfera de Júpiter

Es la atmósfera de mayor tamaño en todo el Sistema Solar, esto va agarrado de la mano con ser el planeta más masivo de todos los cercanos a la Tierra.

Está compuesta de grandes cantidades de hidrógeno molecular y helio, aunque también hace presencia el metano, el amoniaco, el ácido sulfhídrico y el agua, incluso se pueden encontrar cantidades significantes de oxígeno, aunque no respirable, de nitrógeno, azufre y muchos gases nobles y está dividida en 4 partes, tropósfera, estratósfera, termósfera y la exosfera. 

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Atmósfera de Europa

Este es una de las lunas de Júpiter que tiene una atmósfera importante, aunque es sumamente delgada, débil e inestable, la atmósfera europea tiene alto potencial de poseer grandes cantidades de oxígeno, aunque al ser muy débil, la fuerza de atracción de Júpiter puede “robar” estas y muchas moléculas más. 

  • Atmósfera de Saturno

La atmosfera del planeta Saturno está causada principalmente por moléculas de hidrógeno y helio, aunque su color amarillo se debe a la presencia de cantidades importantes de sulfuro. También es posible encontrar en pocas cantidades, elementos tales como el oxígeno y el nitrógeno, componentes principales en la atmósfera terrestre. 

¿Cómo se formó la atmósfera?

Atmósfera de Titán

Titán es uno de los variados satélites que conforman el sistema saturnino, y aunque es uno del montón, hay algo que lo hace destacar. Además de su tamaño, que resulta ser muy aproximado al planeta Marte, la Luna Titán tiene una atmósfera planetaria, es decir, que posee elementos y estructuras muy similares a la de su planeta rector y a la atmósfera de la Tierra. 

Dentro de su composición química destacan el nitrógeno, hidrocarburos, metano, etano, cianuro de vinilo, carbono, y aunque la cantidad de vapor de agua y oxígeno sean bajas, este satélite da mucho de que hablar, siendo uno de los principales objetivos para la astrobiología.

Efecto Invernadero

El efecto invernadero es un fenómeno que ocurre al determinados gases de la atmósfera formar una capaz de retener la energía emitida por el suelo terrestre al ser calentado por la luz Solar. 

Estos gases, donde figuran el dióxido de carbono y el metano, actúan como las paredes de un invernadero para que la energía calórica de la Tierra no disminuya y se mantenga estable para el desarrollo óptimo de la vida en el planeta. 

Sin embargo, debido a la actividad económica del ser humano, los gases de las paredes de invernadero de la atmósfera se han aumentado (dióxido de carbono y metano) de manera que la capa es ahora más gruesa y no permite la salida del calor, causando que la energía se acumule y la temperatura media del planeta aumente. 

Al aumentar la temperatura media, se produce el calentamiento global, lo que destruye ecosistema, hace desaparecer especies e incluso poco a poco, pone al borde de la extinción a todas las especies, incluyendo al humano. 

El efecto Invernadero 

Fenómenos causados por la Atmósfera

  • Nubes

Las nubes son un grupo de partículas liquidas y solidas que caen a través de la atmósfera causadas por la condensación del vapor de agua o por fracciones de hielo visibles, siendo estas tan pequeñas que son mantenidos por sutiles flujos de aire. Dependiendo de las temperaturas de condensación se distinguen las clasificaciones nubosas, mientras mas salido sea la temperatura las nubes estarán formadas por partículas mas livianas y suelen contener gotas de agua, por el contrario, mientras las temperaturas sean menores a la de congelación, las nubes estarán formadas por cristales de hielo. El desarrollo de todas estas formaciones nubosas son influenciadas por el movimiento del aire quedando separadas en tres grupos: nubes altas, nubes medias y nubes bajas

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Nubes Altas

Generalmente están formadas por cristales de hielo, ubicadas habitualmente alrededor de los 6.000 metros pero llegan hasta los 13.000 metros de altura e incluyen a los cirros, cirrocumulos y cirroestratos tendiendo a tener sus bordes mas definidos.

-Cirros: Son las mas usuales en este grupo, generalmente indican que habrá un buen clima si se presentan aisladas pero si aparecen organizados y progresivamente aumentando indica que al cabo de un tiempo sucederá un cambio drástico del clima, estas se encuentran entre los 5000m y los 11000 metros de altura, suelen ser blancas y transparentes.

-Cirrocumulos: Son formaciones redondas que habitualmente son blancas y no crean sombras, estas formaciones si no aumentan con el paso del tiempo no suelen indicar un cambio de tiempo, esta compuesto por pequeñas nubes en forma de granos, rizos, grumos, ondulaciones.

-Cirrostratos: Tienen aspecto de velo, sus bordes tienen limites definidos y regulares y tienden a producir un resplandor de luz de la Luna o el Sol.

Nubes Medias

Usualmente son nubes de agua con excepción de cuando su altura es lo suficientemente fría como para formar cristales de hielo

-Altocumulos: Se encuentran en grupos y no aisladas, y tienen un color entre blanco y gris, estas suelen indicar una tempestad cuando hay un día caliente y húmedo.

-Altoestratos: Estas cubren una gran parte del cielo y la Luna y el Sol son capaces de brillar a través de las nubes.

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Nubes bajas

Estas nubes están hechas de agua, pero aunque su base es muy baja pueden llegar a ser tan altas como las nubes medias y altas.

Estratocumulo: Son de color gris o blanco, de estructura ondulada conformado por gotas, suelen ser bajas y pesadas y generalmente estas indican un nivel de precipitación leve.

Estratos: Son grises y uniformes, capaces de cubrir todo el cielo, constituido por gotas de agua y si la temperatura es muy baja puede llegar a formarse gotas de cristal.

Cumulo: Esta conformado por gota de agua, tienen sus limites bien definidos y una base plana, dependiendo de la forma del cumulo estas pueden indicar si habrá un mal clima o un buen clima.

Cumulonimbos: Estas son conocidas como nubes de tormenta por su densidad y grandeza y se presentas ya sea aislados o varios en filas.

Nimboestrato: Son de color gris con una base irregular y de muy baja altura, sus bordes no están definidos y llegan a cubrir todo el cielo.

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Efecto de las nubes sobre la atmósfera

Dependiendo de la altitud de una nube, el efecto que tendrá en el clima será distinto, las nubes altas reflejaran poco calor al espacio y lo emiten hacia la superficie terrestre, calentando la atmósfera y repotenciando el efecto invernadero. Por otro lado las nubes bajas que son mas compactas emanan mas calor hacia el espacio que hacia la superficie terrestre y asi enfriando el relieve terrestre.

  • Los arco iris y los relámpagos

Los arco iris es un efecto meteorológico y visual en forma de arco, exhibiendo gradualmente sus siete colores característicos: rojo, naranja, amarillo,verde, cian, azul y violeta. Este se forma cuando las gotas de lluvia y los rayos del sol se atraviesan, refraccionando la luz solar en los 7 colores. Su intensidad y brillo dependerá del tamaño de las gotas y el tiempo que dure este en el caer.

Los relámpagos son rayos de luz, formados por una descarga eléctrica que proviene de las nubes. Actualmente las razones exactas de porqué y como se forma un relámpago son desconocidas, sin embargo, algunas teorías sugieren que la diferencia de voltaje se debe a las diferentes velocidades que poseen los procesos de ionización de los gases que conforman las nubes de las tormentas eléctricas, a diferencia de los rayos, este no hace contacto con la superficie terrestre.

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  • Halos solares y Coronas lunares

El halo solar y la corona lunar son fenómenos meteorológicos y visuales que trata de una circunferencia de luz alrededor del Sol o la Luna, esto ocurre cuando los cristales de hielo o gotas de agua  ubicados en las nubes altas y en la Troposfera hacen un efecto de reflejo de los rayos solares y lunares.

  • Nieve y Granizo

Este fenómeno consiste en la lluvia de partículas gruesas o pequeñas de hielo desde el cielo. La nieve se produce cuando las nubes adquieren una alta deposición, es decir, están saturadas de agua, y se producen a una temperatura bajo 0 °C, lo que ocasiona que las gotas de agua se agrupen en copos. 

El granizo es un tipo de precipitación donde el agua acumulada de las nubes se manifiesta durante una temperatura menor al punto de congelación, es decir, 0 °C, lo que causa que se acumulen en gotas grandes sobreenfriadas. 

Atmósfera contaminada

Gracias a las actividades industriales que realiza el hombre en la Tierra, emisiones de gases del efecto invernadero son despedidos a la atmósfera de manera constante y se ha vuelto un hábito, lo que produce que el dióxido de carbono y el metano aumenten la temperatura media del planeta y causa el Calentamiento Global, desestabilizando todos los ecosistemas que existen.

Este es un problema actual y de gran importancia, pues con la emisión de estos gases contaminados sin ningún tipo de medición, no solo se debilita y destruye la capa de ozono y de desestabilizan los ecosistemas, si no también la composición química de la atmósfera cambiará y los seres vivos no están adaptados para una la vida en una atmósfera diferente a la actual.

Por esta razón, organizaciones civiles, ONG´s y la ONU se han encargado de promover el cuidado del medio ambiente, invitando a la reflexión y a la toma de conciencia de los grandes empresarios que poseen industrias y fábricas para que poco a poco el planeta Tierra se fortalezca y vuelva a ser un sistema estable.

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