Atmósfera terrestre

La atmósfera terrestre es la capa gaseosa que rodea a la Tierra. Juntamente con la hidrosfera constituyen el sistema de capas fluidas terrestres, cuyas dinámicas están estrechamente relacionadas.

Protege la vida de la Tierra absorbiendo en la capa de ozono gran parte de la radiación solar ultravioleta, reduciendo las diferencias de temperatura entre el día y la noche, y actuando como escudo protector contra los meteoritos. El 75% de la atmósfera se encuentra en los primeros 11 km de altura desde la superficie planetaria.



Composición [editar]En la atmósfera terrestre pueden distinguirse dos regiones con distinta composición:

Homosfera [editar]La homosfera ocupa los 100 km inferiores y tiene una composición constante y uniforme.

oxígeno (20,946%)
nitrógeno (78,084%)
argón (0,934%)
dióxido de carbono (0,046%)
vapor de agua (aprox. 1%)
neón (18,2 ppm)
helio (5,24 ppm)
kriptón (1,14 ppm)
hidrógeno (5 ppm)
ozono (11,6 ppm)
Heterosfera [editar]La heterosfera se extiende desde los 100 km hasta el límite superior de la atmósfera (unos 10.000 km); está estratificada, es decir, formada por diversas capas con composición diferente.

100-400 km - capa de nitrógeno molecular
400-1.100 km - capa de oxígeno atómico
1.100-3.500 km - capa de helio
3.500-10.000 km - capa de hidrógeno
Variación de la presión con la altura [editar]Artículo principal: Atmósfera
La variación con la altura de la presión atmosférica con el conocimiento que se tiene del magnetismo o de la densidad atmosférica es lo que se conoce como Ley barométrica.

La diferencia de presión entre dos capas separadas por un Δh es:


pues se supone la densidad constante.

La ley de la densidad suponiendo el aire como un gas ideal


aplicada a la superficie de la Tierra resulta una densidad del aire .

Pretendemos subir una montaña no excesivamente alta (para que la densidad sea constante) y queremos saber como disminuirá la presión a medida que ascendemos
Como la densidad del mercurio es: es 11.100 veces mayor que la densidad del aire resulta que la presión disminuye 1 mm de Hg cuando nos elevamos 11100 mm es decir 11,1 m. Ahora bien como 4 hPa son 3 mm de Hg la presión disminuye 4 hPa cada 33,3 m es decir 1 hPa cada 8 m de ascenso.
En una atmósfera isoterma la presión varía con la altura siguiendo la ley:


donde M es la masa molecular, g la aceleración de la gravedad, h-h0 es la diferencia de alturas entre los niveles con presiones P y P0 y T es la Temperatura absoluta media entre los dos niveles, y R la constante de los gases perfectos. El hecho de que la temperatura varíe sí limita la validez de la fórmula. Por el contrario, la variación de la aceleración de la gravedad es tan suave que no afecta.

Escala de altura [editar]La escala de altura es la altura a la que hay que elevarse en una atmósfera para que la presión atmosférica disminuya en un factor e=2,718182. Es decir la disminución de presión es Para calcularla basta con poner en la ley barométrica resulta:


Para la atmósfera de la Tierra la escala de alturas H es de 8,42 km.

En función de la escala de alturas H la presión puede expresarse:


y análogamente para la densidad: