Locos por la Geología

Entradas con la etiqueta ‘aire atmosférico’

Este post es continuación de los dos de las semanas inmediatamente pasadas, de modo que deberían empezar por leerlos antes de internarse en el de hoy. En el primero de ellos respondí las siguientes preguntas:

¿Qué es la atmósfera y qué espacio ocupa?

¿Qué funciones cumple?

En la parte 2, respondí a las preguntas:

¿Cuál es su composición actual?

¿Fue esa composición diferente en el pasado?

Desde allí retomamos hoy nuestra conversación, respondiendo a las preguntas faltantes:

¿Cómo se divide la atmósfera?

En principio, una apretada síntesis se observa claramente en el cuadro que ilustra el post, pero de cada una de esas capas hay bastante para decir, y límites para agregar, y ahora vamos a ello.

Desde abajo hacia arriba componen la atmósfera las siguientes capas:

• Tropósfera: se extiende desde la superficie de la Tierra hasta una altura máxima de 18 km en el ecuador, pero con un límite a los 9 sobre los polos. Su composición es la ya mencionada en la primera parte de este tema, pero por su proximidad con la hidrósfera y con la corteza, hay hasta los 500 m de altura, un contenido aumentado de vapor de agua y de polvo en suspensión. Presenta una activa circulación del aire tanto en sentido vertical como horizontal, y un descenso paulatino de la temperatura con la altura, según un gradiente de aproximadamente un grado cada 150 m. Pasa hacia la capa siguiente a través de la zona transicional conocida como tropopausa, en la cual la temperatura llega a descender hasta -70° C,
• Estratósfera: notablemente, aquí vuelve a aumentar la temperatura progresivamente hasta unos 15° C en la zona transicional que la separa de la mesósfera, conocida como estratopausa, y que se extiende en las proximidades de los 50 a 60 km. En la estratósfera la circulación horizontal es prácticamente la única que tiene lugar, con vientos que pueden alcanzar los 200 km/h. De gran importancia en ella es la presencia de la capa de ozono, (ozonósfera) resultante de la disociación del oxígeno, y que actúa como pantalla protectora de las radiaciones peligrosas para la vida terrestre.
• Mesósfera: ocupa el espacio entre los 50 o 60 (según dónde se mida) y los 80 km de altura. Vuelve a disminuir la temperatura, hasta alcanzar en su zona de límite superior transicional, la mesopausa, los -124°C.
• Termósfera: entre los 80 y los 450 km de altura, se conoce también como ionósfera, ya que allí las radiaciones solares de alta energía liberan electrones de los constituyentes atmosféricos, que resultan por ende ionizados, y elevan la temperatura de esta capa hasta cerca de los 1.000° C. Es aquí donde tienen lugar las auroras boreales (de las que ahora que lo pienso debo hacer un post en algún momento).
• Exósfera: que como señalé al responder la pregunta respecto al espesor de la atmósfera, para algunos autores ya es parte del espacio exterior, y de allí le viene el nombre. No obstante, ocupando el espacio entre los 450 y los 900 Km, muchos preferimos incluirla en la atmósfera por su importante función como filtro de radiaciones cósmicas y por ser allí donde son interceptados y destruidos (al menos en parte) por fricción, los meteoritos entrantes.
• Magnetósfera: que se extiende desde los 900 km hasta prácticamente su desaparición por enrarecimiento del aire. Allí se encuentran las bandas de radiación llamadas cinturones de Van Allen.

¿Qué puede agregarse?

Más allá de las funciones que fueron mencionadas en la primera parte de este post, publicada el lunes pasado, tienen lugar en la atmósfera, ocasionalmente, eventos con consecuencias de gran importancia, a veces fatales, como por ejemplo la inversion térmica de 1952, y otras situaciones que serán motivo de posts individuales en un futuro cercano. Les aseguro que son muy interesantes,

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Un abrazo y hasta el miércoles. Graciela.

Este post es continuación del de la semana pasada, de modo que deberían empezar por leerlo antes de internarse en el de hoy. En él respondí las siguientes preguntas:

¿Qué es la atmósfera y qué espacio ocupa?

¿Qué funciones cumple?

Desde allí retomamos hoy nuestra conversación, respondiendo a las preguntas faltantes:

¿Cuál es su composición actual?

Lo primero a tener en cuenta es que el aire es una simple mezcla mecánica que no implica reacción química entre sus componentes individuales, de allí que puedan separarse y volverse a mezclar en función de condiciones físicas.

Por otra parte, la relación cuantitativa entre los diversos componentes del aire no es constante a lo largo de todo el espesor atmosférico, y varía también a lo largo del tiempo, por lo cual, lo que anotaremos a continuación no será sino un promedio bastante representativo para cada zona de la atmósfera.

En las zonas inferiores, en contacto con la superficie terrestre, el aire está compuesto esencialmente por dos elementos: un 78,09% de nitrógeno y 20,94% de oxígeno.

Eso deja menos de 1% para componentes menores, como vapor de agua, polvo, carga biológica, CO2 y gases raros. Por supuesto, localmente puede haber cambios sustanciales en las proporciones por la presencia de contaminantes a veces en cantidades alarmantes, sobre todo si el contenido es rico en CO, altamente tóxico.

A medida que se asciende en la atmósfera la cantidad de oxígeno- a partir de los 10 km- comienza a disminuir hasta desaparecer hacia los 100 km. Su espacio es ocupado por un aumento de nitrógeno, pero luego desaparece rápidamente más o menos a los 40 km de altura. Es a partir de los 60 km que se registra un aumento notable de hidrógeno que llega a ser predominante a los 120 km, con helio como acompañante.

Algunos autores denominan homósfera a la porción atmosférica por debajo de los 80 km, por ostentar una composición relativamente constante. Debido a que los cambios se aceleran desde allí hacia arriba, llaman en cambio a esa parte, heterósfera. Y asumen también una zona transicional llamada homopausa, entre los 60 y 80 km.

La composición mencionada por supuesto es muy dinámica, ya que hay intercambios permanentes, que no alcanzan a modificar las relaciones salvo en ocasiones particulares, que menciono más abajo.

Puede considerarse como el intercambio más constante el que se produce en la respiración de los seres vivos, que toman oxígeno y devuelven CO2, siendo la fotosíntesis de las plantas verdes la que repone a través del intercambio inverso, el equilibrio composicional del aire.

Entre las condiciones que temporal y localmente generan cambios muy notables en la composición atmosférica, debemos considerar las emisiones volcánicas y postvolcánicas, las concentraciones fabriles y urbanas con liberación de gases de combustión, los incendios, y las eventuales explosiones artificiales entre otras circunstancias de menor impacto

¿Fue esa composición diferente en el pasado?

Sin duda alguna, la composición original de la atmósfera distaba mucho de la actual, y sólo su evolución hacia el estado presente permitió la eclosión de la vida terrestre.

Según las especulaciones (abundantes) y algunas pruebas (más escasas) la historia de la atmósfera habría comenzado con el nacimiento mismo de la Tierra, hace (según las últimas aproximaciones) alrededor de 4.600 millones de años.

Se asume que durante los primeros 500 millones de su historia, la atmósfera contenía vapor y gases expelidos durante la agitada formación del planeta en ciernes. Dichos gases podrían haber sido hidrógeno (H2) vapor de agua, metano (CH4), helio (He) y óxidos de carbono. A esa mezcla se la llama «atmósfera primigenia o primordial».

Esa atmósfera original, no obstante, se perdía casi tan rápidamente como se iba generando, porque tanto la temperatura como la gravedad de esa Tierra diferían de las que caracterizan actualmente al planeta. La suma de una temperatura mayor y una aceleración de la gravedad menor facilitaban el desprendimiento de los gases livianos como el hidrógeno y el helio, que escapaban al espacio barridos por el viento solar. Ni siquiera en las condiciones actuales del planeta, pueden conservarse en torno a ella cantidades importantes de gases como el helio y el hidrógeno,

Reconocida esta situación, los gases que se iban liberando en los procesos de formación de la propia corteza, fueron cambiando la composición de la envoltura gaseosa, que hace unos 4 mil millones de años, estaba mayormente constituida por dióxido de carbono (CO 2 ), monóxido de carbono (CO), moléculas de agua (H 2 O), nitrógeno (N 2 ) e hidrógeno
(H).

Con esa composición, y la temperatura de la Tierra ya por debajo de los 100°C, tuvo lugar la formación de la hidrósfera, de resultas de la condensación de vapor de agua, presente en grandes masas de agua, en las cuales, a su vez, comenzaron a disolverse el dióxido de carbono y otros gases, dando lugar a una atmósfera de carácter reductor, sin oxígeno libre y con abundancia de metano y amoníaco. Les recuerdo que sobre esta composición es que se realizó el experimento de Miller del que ya les hablé, y es la que habría dado lugar a las formas orgánicas más primitivas.

No obstante, faltaba aún para que hubiera en la atmósfera el oxígeno libre que hoy nos es indispensable. Sólo alrededor de 2.500 Ma atrás, habrían aparecido en el mar los primeros organismos unicelulares anaeróbicos, y todavía más tarde, hace unos mil millones de años, algunos de esos organismos, llamados algas azules empezaron a usar energía del Sol para dividir moléculas de agua (H 2 O) y dióxido de carbono (CO 2 ), desde las cuales obtuvieron compuestos orgánicos por un lado y oxígeno libre por el otro.

Ya la composición de la atmósfera se va aproximando a la actual, y va creando las condiciones para la eclosión de la vida que se produciría hace unos 600 millones de años, cuando la vida marina, a través de otros intercambios había llegado a formar niveles de ozono suficientes para absorber en parte la luz ultravioleta. Eso fue lo que habilitó la aparición de organismos sobre los continentes. Los intercambios vitales de esos organismos terminaron de modelar la composición actual de la atmósfera.

Hasta aquí llegamos hoy. el próximo lunes veremos:

¿Cómo se divide la atmósfera?

¿Qué puede agregarse?

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Un abrazo y hasta el miércoles. Graciela.

Hoy vamos a comenzar a completar un poco más un tema que presenté hace mucho tiempo: la composición de la Tierra. En efecto, no sólo constituyen el planeta las geosferas internas y superficiales, sino también las que la circundan (como la atmósfera de que hablaremos hoy) y las que ocupan lugares incluidos en partes de las mencionadas, como son la biosfera y la hidrósfera (de la que ya hemos hablado bastante).

¿Qué es la atmósfera y qué espacio ocupa?

Se define como atmósfera a la envoltura gaseosa continua que rodea a la Tierra. Es retenida en torno al planeta, por la atracción gravitacional ejercida por él. Por esa razón acompaña los movimientos de rotación y traslación de la Tierra.

La atmósfera se asienta sobre continentes y mares, pero su límite superior no es muy claro, aunque respondería al límite de la atracción de la gravedad, que de manera teórica se encontraría entre unos 300 y 450 km de altura. Más allá de esa zona, ya los gases no resultan retenidos y comenzaría un espacio exterior relativamente vacío. Hay autores que consideran, en cambio que el límite debería considerarse mucho más allá, a una altura próxima a los 1.000 km, donde se hace apreciable el viento solar, que asumen no ya como un evento atmosférico sino correspondiente al espacio que excede al planeta.

Siendo la atracción gravitacional mayor en los polos, debido al propio achatamiento de la Tierra, el espesor de la atmósfera responde a una configuración similar, por lo cual tiene en el ecuador también un abultamiento como el planeta mismo. Y se estima el peso total de la atmósfera en unos 5,9 x10¹⁵ toneladas.

¿Qué funciones cumple?

Las funciones que cumple la atmósfera son resultado directo de sus características y de las propiedades del aire que la compone. (El aire es la mezcla de diversos gases, punto que analizaremos más abajo). Se mencionan como las más destacadas, las siguientes peculiaridades:

• Radiación difusa: es la capacidad de dispersar la luz en todas las direcciones del espacio. Efectivamente, a lo largo de las horas diurnas, no sólo están iluminadas las zonas a donde llegan en forma directa los rayos solares, sino también todo el espacio circundante. Lo entendemos mejor si pensamos en una habitación cerrada, a donde no entran los rayos de sol, y que sin embargo está casi tan clara como el propio espacio abierto que se ve desde la ventana. Es decir que el aire resulta permeable a la luz y ella se transmite por él llevando esa claridad en todas direcciones.
• Transmisión del sonido: también las ondas sonoras se propagan por el aire atmosférico, permitiéndonos escuchar sonidos próximos o distantes. Al ascender en la atmósfera, por ser el aire cada vez menos denso, la transmisión sonora se dificulta, hasta alcanzar lo que se conoce como «zona anacúsica», situada a unos 160 km de altura, donde las comunicaciones sonoras ya no son posibles.
• Solubilidad del aire: es una capacidad de vital importancia ya que si bien los diversos componentes gaseosos de la atmósfera no se disuelven con la misma facilidad, el hecho de que puedan hacerlo, ingresando en el agua de los espejos superficiales permite la vida que depende de la presencia de oxígeno. Si éste no fuera soluble en el agua las condiciones para la vida marina tal como la conocemos, no estarían dadas.
• Baja conductividad eléctrica: en las proximidades de la superficie terrestre el aire actúa casi como un aislante eléctrico, pero su conductividad aumenta con la altura, lo cual explica las descargas en las tormentas.

Esto en cuanto al aire como sustancia, ahora veremos las funciones de la atmósfera como cuerpo o geósfera del planeta:

• Es el ámbito en que tienen lugar los fenómenos meteorológicos, de suma importancia en el modelado terrestre, a través de fenómenos como la erosión, la meteorización y la pedogénesis.
• Permite, por la constitución del aire de que está compuesta, la respiración de la mayor parte de los organismos vivos que pueblan el planeta.
• Es una protección eficaz contra el ingreso de materia desde el espacio exterior, ya que la mayor parte de los cuerpos, por ejemplo los meteoritos, que impactan el planeta se desintegran en la envoltura externa.
• Actúa regulando el balance térmico filtrando ciertos componentes de la radiación solar, muy específicamente a través de su capa de ozono.
• Es modeladora del clima, ya que en ella tienen lugar los movimientos que componen la precisamente denominada circulación atmosférica.

Por hoy sólo llegaremos hasta aquí, para retomar el hilo de la charla el lunes, abocándonos a responder las siguientes preguntas:

¿Cuál es su composición actual?

¿Fue esa composición diferente en el pasado?

Y dado lo extenso del tema, habrá una tercera parte el lunes siguiente, en que responderé a las preguntas siguientes.

¿Cómo se divide la atmósfera?

¿Qué puede agregarse?

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Un abrazo y hasta el miércoles. Graciela. P.S.: La imagen que ilustra el post

¿Qué es el agua de las brujas?

En estos días en que se aproxima la fiesta de Halloween, me pareció pertinente comentar esa creencia popular, según la cual, llevar un vaso de agua limpia al dormitorio cuando se dispone uno a dormir, es una manera de eliminar las «malas ondas» de personas malintencionadas.

Efectivamente, mucha gente pone en práctica esa costumbre, y llama al vaso de agua destinado a «absorber las malas vibraciones ajenas», el agua de las brujas.

Conozco personas educadas que esgrimen al día siguiente el vaso mostrando sus muchas burbujas, a las que interpretan como el resultado de la «acción de limpieza» de toda clase de malas influencias, ojeaduras, etc. etc., diciendo con total convicción:

-«¡Mirá, mirá qué cantidad de malas ondas me mandan! Decí que tengo el vasito éste, si no…»

Bueno, pues es hora de echar por tierra el mito, ya que con buenas o malas intenciones, con o sin gente envidiosa alrededor, el agua con la que ustedes pernocten siempre estará llena de burbujas al día siguiente, porque se trata de un proceso natural e inevitable… a menos que aprendan a reemplazar la respiración por la fotosíntesis, cosa que no veo como muy probable.

¿Qué es el aire?

Empecemos por analizar la naturaleza del aire atmosférico. Se trata de una mezcla de gases compuesta aproximadamente por 78% de nitrógeno (N), 21 % de oxígeno (O), y un 1% de otros gases, con amplia dominancia del dióxido de carbono CO2.

El aire en el dormitorio de cualquier cristiano tendrá más o menos esa composición, hecha la salvedad de algunas variaciones dependientes de su grado de ventilación y/o polución.

No olvidemos que en un ambiente cerrado la constitución del aire puede verse afectada por mil cosas, desde los elementos volátiles aportados por un sahumerio hasta los dudosos escapes resultantes de una opípara cena. 😀 Sin embargo, difícilmente la composición al comienzo de la noche se apartará demasiado de la ya descrita.

Ahora bien, a medida que avanzan las horas, la respiración de los bellos durmientes consumirá oxígeno, y devolverá CO², con lo cual la proporción entre ambos puede variar bastante, y la presión parcial de cada componente cambiará también.

¿Qué es la presión parcial de un gas?

Ahora voy a explicarlo en términos tan sencillos como sea posible, y espero que los colegas no me salten a la yugular por algunas simplificaciones que voy a hacer, y empiecen a los gritos con la Ley de Henry o el postulado de Dalton, que omitiré mencionar y analizar aquí, en aras de una mejor comprensión, por más que tengan relación con el tema.

Hecha esta aclaración previa, una manera muy fácil de entender el concepto de presión parcial, es asumir que en una mezcla de gases, la presión total del conjunto resulta de la suma de las presiones de los distintos compuestos presentes, cada una de las cuales es proporcional a la cantidad de ese compuesto, que forma parte de la mezcla.

Suena difícil, pero lo que significa es simplemente que cuanto mayor sea la cantidad de un gas dado, mayor será su presión parcial.

Para hacerlo más fácil todavía, veamos un ejemplo clásico.

Si la presión atmosférica es de 1 atmósfera (atmósfera es una unidad de medida de presión de gases), y la composicion del aire es la que mencionamos más arriba, la presión parcial de nitrógeno será 0,78 atmósferas (ya que hay 78% de N en la mezcla); la del oxígeno será 0,21 (porque hay 21%) y la de los demás gases 0,01 atmósfera.

¿Esas presiones parciales son constantes?

Como ya expliqué más arriba, la presión depende de la concentración de cada gas, y como ya dije también, a lo largo de la noche, el aire de un dormitorio tendrá cada vez más CO² (además de otros eventuales contaminantes) y la presión parcial de este gas aumentará.

¿Cómo se produce entonces el enriquecimiento en burbujas del agua del vaso?

Muy simple, el aumento selectivo en la presión del CO², hará que éste se disuelva en el agua del vaso, ya que todo gas se mueve desde las zonas donde su presión parcial es mayor hacia las zonas donde ésta es menor.

En este caso se mueve desde el aire hacia el agua que tiene la capacidad de admitirlo en solución, y que al comienzo no lo contiene, es decir que en el primer momento la presión parcial de CO² en el agua es igual o próxima a 0.

Las burbujas que se ven después son precisamente las provocadas por el CO² disuelto, y por esa razón, mientras respiremos, necesariamente se van a formar en el agua, haya o no haya «malas ondas» en el ambiente.

Bueno, mis queridos, ya ven que llevar el vasito a la mesa de luz es al cuete, a menos que sea para no levantarse a buscarlo si tienen sed a la noche.

Nos vemos el miércoles, y vayan preparando los disfraces para Halloween. Un abrazo. Graciela.

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