Atmósfera

L'atmósfera ye la capa de gas qu'arrodia a un cuerpu celeste. Los gases resulten atraíos pola gravedá del cuerpu, y caltiénense nella si la gravedá ye abonda y la temperatura de l'atmósfera ye baxa. Dalgunos planetes tán formaos principalmente por gases, polo que tienen atmósferes bien fondes.

 Atmósfera terrestre 

L'altor de l'atmósfera de la Tierra algama los 10000km, anque más de la metá de la so masa concentrar nos primeres 6 km y el 75 % nos primeres 11 km d'altor dende la superficie planetaria. La masa de l'atmósfera ye de 5,1 x 1018 kg.

L'atmósfera terrestre protexe la vida de la Tierra, absorbiendo na capa d'ozonu parte de la radiación solar ultravioleta, y amenorgando les diferencies de temperatura ente'l día y la nueche, y actuando como escudu proteutor contra los meteoritos.

 La composición de l'atmósfera 
Cuasi la totalidá del aire (un 95 %) atopar a menos de 30 km d'altor, atopándose más del 75 % na troposfera. L'aire forma na troposfera un amiestu de gases bastante homoxénea, hasta'l puntu de que'l so comportamientu ye l'equivalente al que tendría si tuviera compuestu por un solu gas.
 Nitróxenu: constitúi'l 78 % del volume del aire. Ta formáu por molécules que tienen dos átomos de nitróxenu, de manera que la so fórmula ye N2. Ye un gas inerte, esto ye, que nun suel reaccionar con otres sustancies.
 Osíxenu: representa'l 21 % del volume del aire. Ta formáu por molécules de dos átomos d'osíxenu y la so fórmula ye O2. Ye un gas bien reactivo y la mayoría de los seres vivos precisar pa vivir.
 Argón: contribúi en 0,9 % al volume del aire. Ye un gas noble que nun reacciona con nenguna sustancia.
 Dióxidu de carbonu: ta constituyíu por molécules d'un átomu de carbonu y dos átomos d'osíxenu, de cuenta que la so fórmula ye CO2. Representa'l 0,03 % del volume del aire y participa en procesos biolóxicos y climatolóxicos bien importantes. Les plantes precisar pa realizar la fotosíntesis, y ye la residuu de la respiración y de les reacciones de combustión que se dan por casu nuna quema forestal o nel motor d'un auto. Esti gas ayuda a retener mayormente el calor proveniente de radiación terrestre y atmosférica, polo que ye'l principal causante del efeutu ivernaderu.
 Ozonu: ye un gas minoritario que s'atopa na estratosfera. La so fórmula ye O3, pos les sos molécules tienen tres átomos d'osíxenu. Ye de gran importancia pa la vida nel nuesu planeta, yá que la so producción a partir del osíxenu atmosférico absuerbe la mayor parte de los rayos ultravioleta procedentes del Sol.
 Vapor d'agua: atópase en cantidá bien variable y participa na formación de nubes o la borrina. Ye unu de los gases causantes del efeutu ivernaderu.
 Partícules sólides y líquides: nel aire atopen munches partícules sólides en suspensión, como por casu, el polvu que llevanta'l vientu o'l polen. Estos materiales tienen una distribución bien variable, dependiendo de los vientos y de l'actividá humana. Ente los líquidos, la sustancia más importante ye l'agua en suspensión que s'atopa nes nubes.

 Composición química averada 

 Capes de l'atmósfera de la Tierra 

 Troposfera 
Esta asitiada a unos 10 o 12 km de la superficie terrestre. Ye la capa na que se producen los movimientos horizontales y verticales del aire que son provocaos polos vientos y otros fenómenos atmosféricos como les nubes, agües, cambeos de temperatura -70°C etc.

 Estratosfera 

Ye la capa que s'atopa ente los 10 km y los 50 km d'altor. Los gases atópense separaos formando capes o estratos d'alcuerdu al so pesu. Una d'elles ye la capa d'ozonu que protexe a la Tierra del escesu de rayos ultravioleta provenientes del Sol. Les cantidaes d'osíxenu y dióxidu de carbonu son cuasi nules y aumenta la proporción d'hidróxenu. Actúa como regulador de la temperatura, siendo na so parte inferior cercana a los –60 °C y aumentando col altor hasta los 10 o 17 °C. La so llende cimera ye la estratopausa.

 Mesosfera 

Nesta capa la temperatura mengua hasta los –70 °C conforme aumenta la so altitú. Estender dende la estratopausa (zona de contautu ente la estratosfera y la mesosfera) hasta un altor d'unos 80 km, onde la temperatura vuelve baxar hasta unos –80 °C o –90 °C. La so llende cimera ye la mesopausa.

 Termosfera o Ionosfera 

Ye la capa que s'atopa ente los 90 y los 400 quilómetros d'altor. Nella esisten capes formaes por átomos cargaos eléctricamente, llamaos iones. Al ser una capa conductora d'electricidá ye la que fai posible les tresmisiones de radio y televisión pola so propiedá de reflexar les ondes electromagnétiques. El gas predominante ye'l nitróxenu. Ellí produzse la destrucción de los meteorito que lleguen a la Tierra. La so temperatura aumenta dende los –76 °C hasta llegar a 1500 °C. La so llende cimera ye la termopausa o ionopausa.

 Exosfera 

Ye la capa na que los gases adulces esvalíxense hasta que la composición ye similar a la del espaciu esterior. Ye la última capa de l'atmósfera, alcuéntrase percima de la termosfera, aproximao a unos 580 km d'altitú, en contautu col espaciu esterior, onde esiste prácticamente'l vacíu. Ye la rexón atmosférica más distante de la superficie terrestre. Nesta capa la temperatura nun varia y l'aire pierde les sos cualidaes.

La so llende col espaciu llega en permediu a los 10 000 km, polo que la exosfera ta contenida na magnetosfera (500-60 000 km), que representa'l campu magnéticu de la Tierra. Nesa rexón, hai un altu conteníu de polvu cósmico que cai sobre la Tierra y que fai aumentar el so pesu nunes 20 000 tonelaes. Ye la zona de tránsitu ente l'atmósfera terrestre y l'espaciu interplanetariu y nella alcuéntrense los satélites artificiales d'órbita polar.
Na exosfera, el conceutu popular de temperatura sume, una y bones la densidá del aire ye cuasi despreciable; amás contién un fluxu o bien llamáu plasma, que ye'l que dende l'esterior vése-y como los Petrines de Van Allen. Equí ye l'únicu llugar onde los gases pueden escapar una y bones la influyencia de la fuercia de la gravedá nun ye tan grande.
Nella la ionización de les molécules determina que l'atracción del campu magnéticu terrestre seya mayor que la del gravitatoriu (d'ende que tamién se la denomina magnetosfera).
Poro, les molécules de los gases más llixeros tienen una velocidá media que-yos dexa escapar escontra l'espaciu interplanetariu ensin que la fuercia gravitatoria de la Tierra seya abonda pa reteneles.
Los gases qu'asina s'espublicen nel vacíu representen una perpequeña parte de l'atmósfera terrestre.

Los principales gases dientro de la exosfera son los gases más llixeros:
 Hidróxenu 
 Heliu 
 Dióxidu de carbonu 
 Osíxenu atómicu

 Les atmósferes de los demás planetes del sistema solar 

 Venus 

Venus tien una trupa atmósfera. El so presión atmosférica equival a 90 atmósferes terrestres (una presión equivalente a una fondura d'un quilómetru sol nivel del mar na Tierra). Ta compuesta principalmente por CO2 y una pequeña cantidá de monóxidu de carbonu, nitróxenu, ácidu sulfúrico, argón y partícules d'azufre. La enorme cantidá de CO2 de l'atmósfera provoca un fuerte efeutu ivernaderu qu'alza la temperatura de la superficie del planeta hasta cerca de 460 °C. Esto fai que Venus seya más caliente que Mercuriu.

La temperatura nun varia de forma significativa ente'l día y la nueche. A pesar de la lenta rotación de Venus, los vientos de l'atmósfera cimera circunvalan el planeta en tan solu cuatro díes, algamando velocidaes de 360 km/h y distribuyendo conducentemente'l calor. Amás del movimientu zonal de l'atmósfera d'oeste a este, hai un movimientu vertical en forma de célula de Hadley que tresporta'l calor del ecuador hasta les zones polares ya inclusive a llatitúes medies del llau non allumáu del planeta.

La radiación solar cuasi nun algamar la superficie del planeta. La trupa capa de nubes reflexa al espaciu la mayor parte de la lluz del Sol y gran parte de la lluz que traviesa les nubes ye absorbida pola atmósfera.

 Marte 

L'atmósfera de Marte ye bien tenue, con una presión superficial de solu 7 a 9 hPa frente a los 1013 hPa de l'atmósfera terrestre, esto ye, una centésima parte de la terrestre. La presión atmosférica varia considerablemente cola altitú, dende cuasi 9 hPa nes depresiones más fondes, hasta 1hPa nel visu del Monte Olimpu. Ta compuesta fundamentalmente de dióxidu de carbonu (95,3 %) con un 2,7 % de nitróxenu, un 1,6 % de argón y traces d'osíxenu molecular (0,15 %), monóxidu de carbonu (0,07 %) y vapor d'agua (0,03 %).

L'atmósfera ye lo bastante trupa como p'allugar vientos y tormenta de polvu que, n'ocasiones, pueden tomar el planeta enteru mientres meses. Esti vientu ye'l responsable de la esistencia de dunes de sable nos desiertos marcianos. La bóveda celeste marciana ye d'un nidiu color rosa salmón por cuenta de la dispersión de la lluz polos granos de polvu bien finu procedentes del suelu ferrial. A diferencia de la Tierra, nenguna capa d'ozonu bloquia la radiación ultravioleta. Hai nubes en muncha menor cantidá que na Tierra y son de vapor d'agua o de dióxidu de carbonu en llatitúes polares.

La débil atmósfera marciana produz un pequeñu efeutu ivernaderu qu'aumenta la temperatura superficial unos cinco graos, muncho menos que lo reparao en Venus y na Tierra, que tienen más gases d'efeutu ivernaderu y por eso la so temperatura ye más templada.

Nes llatitúes estremes, la condensación del dióxidu de carbonu forma nubes de cristales de nieve carbónico.

 Xúpiter 


L'atmósfera de Xúpiter estender hasta grandes fondures, onde la enorme presión estrúi'l hidróxenu molecular hasta que se tresforma nun líquidu de calter metálicu a fondures d'unos 10 000 km. Más embaxo abarrúntase la esistencia d'un nucleu predresu formáu principalmente por materiales más trupos.

Na parte alta de l'atmósfera repara una circulación atmosférica formada per bandes paraleles al ecuador, na que puede atopase la Gran Mancha Colorada, que ye una nube con más de 300 años d'antigüedá.

Reparar nubes de distintos colores que reflexa, que se formen a distintos altores y con distintes composiciones. Xúpiter tien un potente campu magnéticu que provoca aurores polares.

 Saturno 
L'atmósfera de Saturnu tien bandes escures y zones clares similares a les de Xúpiter, anque la distinción ente dambes ye muncho menos clara. Hai fuertes vientos na direición de los paralelos. Nes capes altes fórmense aurores pola interacción del campu magnéticu planetariu col vientu solar.

 Uranu 
El planeta Uranu cuenta con una gruesa atmósfera formada por un amiestu d'hidróxenu, heliu y metanu, que puede representar hasta un 15 % de la masa planetario y que-y da'l so color característicu.

 Neptunu 
L'atmósfera de Neptunu ta formada por hidróxenu, heliu y un pequeñu porcentaxe de gas metanu, que-y apurre'l color azul verdosu. Les sos partícules tán llevemente más separaes de lo que tendríen de tar por causa de la temperatura, que ye de –200 °C, asemeyáu a la de Uranu, que ta allugáu más cerca del Sol, polo que s'envalora que tien una fonte interna de calor.

 Casu únicu: l'atmósfera de Titán 
Titán ye l'únicu satélite conocíu con una atmósfera trupa. L'atmósfera de Titán ye más trupa que la de la Tierra, con una presión en superficie d'una vegada y media la del nuesu planeta y con una capa nubosa opaca formada por aerosoles d'hidrocarburos que despinta les traces de la superficie de Titán y dan-y un color anaranxáu. Al igual qu'en Venus, l'atmósfera de Titán xira muncho más rápido que la so superficie.

L'atmósfera ta compuesta nun 94 % de nitróxenu y ye la única atmósfera rica nesti elementu nel sistema solar amás del nuesu propiu planeta, con traces de dellos hidrocarburos que constitúin el restu (incluyendo metanu, etanu y otros compuestos orgánicos).

La presión parcial del metanu ye del orde de 100 hPa y esti gas cumple'l papel de l'agua na Tierra, formando nubes na so atmósfera. Estes nubes causen nubes de metanu líquidu en Titán que descarguen precipitaciones importantes de metanu que lleguen a la superficie produciendo, en total, unos 50 L/m² de precipitación añal.

 Atmósferes bien tenues 

 La Lluna 
La Lluna tien una atmósfera insignificante, por cuenta de la baxa gravedá, incapaz de retener molécules de gas na so superficie. La totalidá de la so composición entá se desconoz. El programa Apollo identificó átomos d'heliu y argón, y más tarde (en 1988) observaciones dende la Tierra añadieron iones de sodiu y potasiu. La mayor parte de los gases na so superficie provienen del so interior.

 Mercuriu 
La sonda Mariner 10 demostró que Mercuriu, contrariamente a lo que se creía, tien una atmósfera, bien tenue, constituyida principalmente por heliu, con traces de argón, sodiu, potasiu, osíxenu y neón. La presión de l'atmósfera paez ser solo una cenmilésima parte de la presión atmosférica na superficie de la Tierra.

Los átomos d'esta atmósfera son munches vegaes arrincaos de la superficie del planeta pol vientu solar.

 Ío 
Ío tien una fina atmósfera compuesta de dióxidu d'azufre y dellos otros gases. El gas vien de les erupciones volcániques, pos a diferencia de los volcanes terrestres, los volcanes de Ío espulsen dióxidu d'azufre. Ío ye'l cuerpu del sistema solar con mayor actividá volcánica. La enerxía necesaria pa caltener esta actividá provién de la disipación al traviés d'efecto de marea producíos per Xúpiter, Europa y Ganímedes, yá que les trés llunes atópase en resonancia orbital (la resonancia de Laplace). Dalgunes de les erupciones de Ío emiten material a más de 300 km d'altor. La baxa gravedá del satélite dexa que parte d'esti material seya permanentemente espulsáu de la lluna, distribuyéndose nun aniellu de material que cubre la so órbita.

 Europa 
Observaciones del Telescopiu espacial Hubble indiquen qu'Europa tien una atmósfera bien tenue (10−11 bares de presión na superficie) compuesta d'osíxenu. A diferencia del osíxenu de l'atmósfera terrestre, el de l'atmósfera d'Europa ye cuasi con toa seguridá d'orixe non biolóxicu. Más probablemente xenérase pola lluz del sol y les partícules cargaes que topeten cola superficie xelada d'Europa, produciendo vapor d'agua que ye darréu estremáu n'hidróxenu y osíxenu. L'hidróxenu consigue escapar de la gravedá d'Europa, pero non asina l'osíxenu.

 Encélado 
Preseos de la sonda Cassini revelaron la esistencia n'Encélado d'una atmósfera de vapor d'agua (aproximao 65 %) que se concentra sobre la rexón del polu sur, una área con bien pocos cráteres. Puesto que les molécules de l'atmósfera de Encélado tienen una velocidá más alta que la d'escape, piénsase que s'escapa permanentemente al espaciu y coles mesmes restáurase al traviés de l'actividá xeolóxica. Les partícules qu'escapen de l'atmósfera de Encélado son la principal fonte del Aniellu Y que ta na órbita del satélite y tien un anchor de 180 000 km.

 Ariel 
Ye unu de los 27 satélites naturales de Uranu. La so atmósfera ta compuesta por amoniacu gaseosu y líquidu na so superficie y compuesta por agua nel interior.

 Tritón 
Tritón tien un diámetru daqué inferior que'l de la Lluna terrestre y tien una tenue atmósfera de nitróxenu (99,9 %) con pequeñes cantidaes de metanu (0,01 %). La presión atmosférica tritoniana ye de solu 14 microbares.

La sonda Voyager 2 consiguió reparar una fina capa de nubes nuna imaxe que fizo de la contorna d'esta lluna. Estes nubes formar nos polos y tán compuestes por xelu de nitróxenu; esiste tamién borrina fotoquímico hasta un altor de 30 km que ta compuesta por dellos hidrocarburos asemeyaos a los atopaos en Titán, y que llega a l'atmósfera espulsada polos guéiseres. Créese que los hidrocarburos contribúin al aspeutu rosado de la superficie.

 Plutón 
Plutón tien una atmósfera desaxeradamente tenue, formada por nitróxenu, metanu y monóxidu de carbonu, que se conxela y colapsa (topeta) sobre la so superficie a midida que el planeta alloñar del Sol. Ye esta evaporación y posterior conxelamientu lo que causa les variaciones nel albedu del planeta, detectaes per mediu de fotómetros fotoeléctricos na década de 1950 (por Gerard Kuiper y otros). A midida que el planeta averar al Sol, los cambeos fáense menores. Los cambeos de albedu repitir pero a la inversa a midida que el planeta alloñar del Sol camín del so afelio.

 Sedna, Quaoar y Orcu 
Nun se sabe con certidume la composición de la so atmósfera anque se cree que ta compuesta por hidróxenu, metanu y heliu.

 Variación de la presión col altor 
La variación col altor de la presión atmosférica o de la densidá atmosférica ye lo que se conoz como llei barométrica.

Nun ye lo mesmo la variación de la presión col altor nun líquidu como l'océanu que nun gas como l'atmósfera y la razón finca en qu'un líquidu nun ye compresible y por tanto'l so densidá permanez constante. Asina que nel océanu rixe la fórmula:

polo que si la fondura h faise doble la presión tamién.

Pa los gases ideales cumplir la llei de los gases perfectos:
 Llei de Boyle: "La densidá d'un gas a temperatura constante ye proporcional a la presión del gas."

Esto ye: 

yá que 

 En condiciones normales ye dicir 0 °C de temperatura y 1 atmósfera de presión, un mol de gas ocupa 22,4  L asina que:

onde M ye la masa molecular.
Pa l'atmósfera de la Tierra, 20 % d'O2 y 80 % de N2, el pesu molecular ye:

polo que

Pa una presión de 0 °C y P atmósferes:

 Si la presión caltién constante llei de Charles: "la densidá ye inversamente proporcional a la temperatura"

Esto ye:

yá que:

 Llei de la densidá 
Combinando dambes llegamos a la llei de los gases perfectos:

asina que:

 Cálculu de la densidá atmosférica na superficie de los planetes 
Sabiendo que la constante R de los gases perfectos vale:

y que 1 atmósfera val:

resulta: 
PlanetaTemp. (K)Presión (atm)Masa molecular M Densidá (kg/m³) Tierra 288 1 28,96 1,225Venus 738 92,8 44 67,42Titán 95 1,48 28,65,43Marte 215 0,0079 43,640,0195

 Llei barométrica 
Nuna atmósfera isoterma la presión varia col altor siguiendo la llei:

onde M ye la masa molecular, g l'aceleración de la gravedá, h-h0 ye la diferencia d'altores ente los niveles con presiones P y P0 y T ye la temperatura absoluta media ente los dos niveles, y R la constante de los gases perfectos. El fechu de que la temperatura varie sí llenda validez de la fórmula. Pela cueta la variación de l'aceleración de la gravedá ye tan nidia que nun afecta.

La demostración de la fórmula ye senciella:

La diferencia de presión ente dos capes dixebraes por un  ye:

Pero pola llei de la densidá

Asina que:

que por integración se convierte en:

esto ye:

polo que:

 Medría d'altor 
El medría d'altor ye l'altor a la qu'hai qu'alzase nuna atmósfera por que la presión atmosférica mengüe a la metá.

Pa calculala basta con poner na llei barométrica  resulta:

 Escala d'altor 
La escala d'altor ye l'altor a la qu'hai qu'alzase nuna atmósfera por que la presión atmosférica mengüe nun factor y=2,718182. Ye dicir l'amenorgamientu de presión ye 

Pa calculala basta con poner na llei barométrica  resulta:

En función de la escala d'altores H la presión puede espresase:

y análogamente pa la densidá:

 Cálculu de la Escala d'altor en distintes atmósferes 
Basta con aplicar la fórmula anterior pa llograr H en metros.
PlanetaTemp. (K)Ac. gravedá g (m/s²)Masa molecular M Escala altor H (km) Amonto altor (km) Tierra 288 9,81 28,96  8,42 5,8Venus 738 8,63 44  16,15 11,2Titán 95 1,37 28,6 20,15 13,9Marte 215 3,73 43,64 10,98 7,6Xúpiter (*)160 26,20 (**)2 25,37 17,6
(*)Temperatura K cerca de la llende de les nubes.

(**) Pue haber abondu Heliu p'aumentar la masa molecular menguando la escala d'altores.

 Representación de la variación de la presión col altor 
Si representamos el llogaritmu de la presión o de la densidá en función del altor llograríamos una llinia recta si l'atmósfera fuera isoterma, esto ye, si la escala de temperatura nun variara col altor. La escala d'altor ye pequeña si la temperatura ye baxa y ello significa que la presión y la densidá escayen rápido. Si la tempreratura ye alta la escala ye grande y varien selemente. Pero la escala d'altor tamién depende de la masa molecular, y mases moleculares altes faen menguar la escala d'altores al igual que planetes grandes con elevaes aceleraciones de la gravedá, que tamién faen menguar la escala d'altores y la presión y la densidá escayen rápido.

Asina, nun planeta más grande que la Tierra, con idéntica composición atmosférica y temperatura, la densidá y presión camuden más rápido col altor y puede falase d'una atmósfera dura» frente a un planeta menor nel que H sería mayor y l'atmósfera sería «blanda».

 Ver tamién 
 Aire
 Datos de los planetes del Sistema Solar
 Atmósfera terrestre
 Dinámica de l'atmósfera
 International Standard Atmosphere
 L'atmósfera como canal de tresmisión de lluz
 Presión atmosférica
 Atmósfera de la Lluna

 Referencies 

 Enllaces esternos 

 Grupu de Física de l'Atmósfera (GFAT) de la Universidá de Granada (UGR). 

Atmósfera
Categoría:Capes de la Tierra
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