Atmósfera

La atmósfera de la Tierra es una capa de gases que rodea nuestro planeta. Esta capa es retenida por la gravedad de la Tierra. Consiste en "el aire", que contiene 78% de nitrógeno, 21% de oxígeno, 0,93% de argón, 0,039% de dióxido de carbono y pequeñas cantidades de otros gases. El aire también contiene una cantidad variable de vapor de agua en promedio 1%.

La atmósfera protege la vida en la Tierra a partir de:

• absorción de la radiación solar ultravioleta,
• calentamiento de la superficie de la Tierra a través de la retención de calor (efecto invernadero), y
• reducción de las diferencias extremas de temperatura entre el día y la noche.

La atmósfera se divide en cinco capas distintas:

• troposfera, que se extiende de 0-8 km de altitud en los Polos y de 0 a 18 kilómetros en las regiones ecuatoriales;
• estratosfera se extiende desde la tropopausa (límite entre la troposfera y estratosfera) en la estratosfera, que se encuentra a unos 50 km de altitud;
• mesosfera, que se extiende desde el extremo de la estratosfera a 80 kilómetros por encima del nivel del mar. La temperatura oscila entre -5 °C a -95 °C, es considerada la capa más fría de la atmósfera;
• ionosfera (o termosfera) que se extiende desde la mesosfera y llega a unos 500 km de altitud;
• exosfera, la última capa, que se extiende entre 500 y 1000 km, antes de entrar en el vacío interestelar (el espacio).

Un ejemplo de estratificación de la temperatura atmosférica se muestra en la imagen de la derecha. En la atmósfera, observamos los procesos que llamamos "tiempo" y "clima", especialmente en la troposfera, que se describe a continuación con más detalle.

Troposfera

La troposfera es la capa más baja de la atmósfera terrestre. Contiene aproximadamente 90% de la masa de aire y 99% de su vapor de agua y aerosoles. Los estados del tiempo se suceden en esta capa (formación de nubes y la lluvia). El límite entre la troposfera y la capa siguiente (estratosfera), se llama la tropopausa, corresponde a una inversión de la temperatura (como la altitud aumenta, la temperatura disminuye).

La altitud media de la troposfera es de unos 17 km en latitudes medias. Es mayor en los trópicos (20 km) y menor en los polos (hasta 8 km en verano, y 6-7 km en invierno). La parte inferior de la troposfera, donde la fricción con la superficie de la Tierra influye en el flujo de aire es la capa límite. Esta capa es típicamente unos pocos cientos de metros a 2 km de profundidad, según la forma del continente y de la hora del día.

La troposfera se calienta directamente por la radiación solar en una menor extensión. La mayor parte del calor es absorbido desde el suelo, lo que es calentado por el sol. La temperatura del aire disminuye desde el suelo, en promedio, alrededor de 6,5 °C por cada kilómetro de altitud. Este es el "gradiente de temperatura atmosférica vertical".
En concreto, la temperatura disminuye en un promedio de 10 °C por km de altitud bajo condiciones adiabáticas secas (sin nubes) y alrededor de 6 °C por kilómetro de altitud en condiciones adiabáticas húmedas (turbia o niebla).
En la tropopausa, la temperatura es de aproximadamente -75 °C en Ecuador y -45 °C en los Polos. Como aumentan los gases calientes y el aire frío desciende, se mezclan en la troposfera y esto crea el "tiempo". En el nivel de la capa de ozono en la estratosfera, la temperatura comienza a subir de nuevo a medida que aumenta la altitud (inversión); que representa el límite de mezcla.

Por lo tanto, todos los procesos que afectan el tiempo se producen en la troposfera. El calentamiento conduce a diferencias de temperatura y crea flujos de viento, las nubes están formadas por vapor de agua, la lluvia desarrolla y limpia la troposfera de gases y sólidos disueltos.

Capas de temperatura en la troposfera

La temperatura en la troposfera disminuye con la altitud.
De hecho, el aire caliente debe aumentarse. Sin embargo, no es así - ¿por qué? Dado que la densidad del aire disminuye con la altitud, el aire en las capas superiores es más ligero que el aire más caliente de las capas inferiores - que son más densas, porque están bajo mayor presión de aire. Por lo tanto, el aire caliente no sube - pero ¿es realmente así? ;)
A veces, el aire caliente se eleva si suficientemente caliente, convirtiéndose así en más ligero; Entonces se mueve el aire más frío en la parte superior, y se eleva hasta que se ha expandido y enfriado de manera que su peso no es más ligero que el aire circundante. Este fenómeno se produce principalmente en los tres primeros kilómetros debido a la influencia del suelo.