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El Dióxido de Carbono en la Atmósfera

  Muy probablemente, la idea que tengas del Dióxido de Carbono (CO₂) es la de un gas contaminante y nocivo para la vida humana, responsable del temido efecto invernadero que nos llevará a la extinción. Pues bien, borra esa imagen de tu cabeza, pues son muchas las mentiras y errores escritos y hablados respecto a ello.

  Como ya mencionamos en una entrada anterior, el CO₂ es uno de los componentes variables de la atmósfera. La cantidad de éste presenta una variación espacio-temporal, dependiente de varios factores. Por ejemplo, la cantidad de este gas en el aire es menor durante el día que durante la noche, o mayor sobre los continentes que sobre los océanos. Igualmente, también varía de forma estacional. Todo ello se muestra de forma fantástica en el siguiente vídeo de la NASA.

  Si bien es cierto que se trata de un gas que puede ser producido en procesos artificiales (industria, vehículos, calefacciones, incendios...), el CO₂ se encuentra también presente en la atmósfera de forma natural. Por ejemplo, puede entrar en la atmósfera desde la corteza terrestre a partir de fenómenos geotérmicos, o ser liberado durante la oxidación de compuestos orgánicos y en la respiración de algunos organismos.

  A pesar de su pequeño contenido, el papel del CO₂ en los procesos atmosféricos es de vital importancia. Es uno de los gases de "efecto invernadero" (que ya explicaremos más detenidamente en futuras entradas), receptor y emisor de radiaciones de onda del mismo orden que las emitidas por el suelo terrestre. Es decir, estos gases retienen la energía que el suelo emite, devolviendo una parte de ella a la superficie. De no existir este proceso, la temperatura de la Tierra sería mucho menor, dificultando la presencia humana (y de muchos animales y plantas) en este planeta.

  Además, debemos tener presente que el CO₂ es imprescindible para el desarrollo de la vida vegetal. Lo que sí resultará peligroso es el exceso de éste y otros gases de efecto invernadero en la atmósfera, lo cual podría traducirse en un aumento de la temperatura. Y, desafortunadamente, esta es la tendencia continua que se ha dado en los últimos años: si antes de 1900 el contenido medio de CO₂ en el aire se estimó en 292 cm³/m³, las medidas realizadas a comienzos del siglo XXI daban valores superiores a los 370 cm³/m³

La Composición de la Atmósfera

  Desde un primer momento, debemos diferenciar entre aire húmedo y aire seco según la presencia o no, respectivamente, de vapor de agua. Es decir, podemos considerar el aire húmedo como una mezcla de aire seco y vapor de agua.

  Así, la composición del aire seco se muestra e ilustra en la tabla y el gráfico que siguen:

  Nitrogeno (N2), Oxígeno (O2), Argón (Ar) y Dióxido de carbono (CO2) son los cuatro componentes principales del aire seco. El resto estaría formado por otros en proporciones mucho menores, como Neón (0.0018%), Helio (0.0005%), Metano (0.0002%) o Kriptón (0.0001%).

  Mientras las proporciones de algunos de estos gases permanecen más o menos constantes, las de otros varían en el espacio y en el tiempo. Ejemplos de estos componentes "variables" son el dióxido de carbono, el ozono y, como se puede deducir del comienzo de esta entrada, el vapor de agua.

  Para finalizar, no podemos olvidarnos tampoco de otro elemento más, el conocido como aerosol atmósferico. Se trata de párticulas líquidas y sólidas en suspensión. Su origen puede ser tanto natural (tormentas de polvo, cenizas volcánicas) como procedentes de la actividad humana (productos de desecho de la actividad industrial)

La Presión Atmosférica: Campo Bárico, Superficies Isobáricas y Líneas Isobaras

  Para cada instante y para cada punto del espacio, tendremos un valor de presión atmosférica. Si fijásemos el tiempo (como si hiciésemos una foto), la distribución de los distintos valores de presión determinaría el campo bárico en ese instante concreto.

  En el campo bárico existirán puntos que presenten el mismo valor de presión atmosférica. Dichos puntos configuran las superficies isobáricas: superficies que presentan el mismo valor de la presión en todos sus puntos.

  El corte de estas superficies isobáricas con superficies de nivel determinará las líneas isobáricas: líneas cerradas que unen los puntos de igual presión en un plano. De este modo, si la superficie de nivel que usamos para realizar este corte es un plano horizontal al nivel del mar, obtendremos un mapa meteorológico de superficie.

  Las superficies isobáricas presentarán formas complejas y no se cortarán ni serán tangentes entre ellas. Con las líneas isobáricas nos ocurrirá lo mismo.

La Estructura Vertical de la Atmósfera

  La atmósfera es la envoltura gaseosa que rodea la superficie de nuestro planeta, al que permanece unida por atracción gravitatoria. Debido a ello, como el aire puede comprimirse mucho, esta envoltura será más densa a nivel del mar, disminuyendo esta cualidad a medida que aumentamos de altitud. Por esta razón, su límite superior no está bien definido.

  Como consecuencia de esta estratificación de su densidad, estarán igualmente estructuradas otras propiedades físicas. Atendiendo a la variación de una de ellas, la temperatura, podemos dividir la atmósfera en varias capas:

• La troposfera: es la capa inferior. Su espesor, próximo a los 10 kilómetros, varía según la latitud: desde valores más bajos en los polos (8 km) hasta mayores en el ecuador (12 km). En ella, por término general, la temperatura disminuye a medida que aumentamos la altura. Será nuestro particular "laboratorio", en el cual tendrán lugar la mayor parte de los fenómenos meteorológicos.
• La estratosfera: en ella nos encontraremos con la famosa capa de ozono. Se extenderá hasta los 50 kilómetros, mientras que la temperatura aumentará con la altura. Este hecho será justamente debido a la concentración de ozono, encargado de absorber la radiación ultravioleta del Sol (haciendo que así aumente la temperatura)
• La mesosfera: al igual que en la troposfera, la temperatura vuelve a disminuir con la altura. Esta capa se extiende aproximadamente hasta 80 kilómetros de altura.
• La termosfera: vuelve a producirse una inversión térmica, debida en este caso a la energía liberada en la disociación de átomos y moléculas por los rayos cósmicos y por fotones de alta energía procedentes del Sol. Su límite superior será difícil de definir.
• La exosfera: se produce la transición entre atmósfera y espacio: la densidad del aire sigue disminuyendo hasta que los gases son tan dispersos que la composición se asemeja a la del espacio exterior (prácticamente vacío)

  Cada una de estas capas estará separada por una región en la que la temperatura permanecerá más o menos constante. Para denominar dichas zonas, se utilizará el sufijo "-pausa" precedido del nombre de la capa inferior que limita. Así tendremos la tropopausa (entre troposfera y estratosfera), la estratopausa (entre estratosfera y mesosfera), la mesopausa (entre mesosfera y termosfera) y la termopausa (que limita la termosfera)

La Presión Atmosférica: el Experimento de Torricelli

   Fue el físico italiano Evangelista Torricelli, en 1643, el primero en lograr medir la presión atmosférica mediante un conocido y curioso experimento.

   Torricelli llenó con mercurio un tubo de 1 metro de longitud abierto por un extremo. Invirtiéndolo, sin dejar caer su contenido, lo introdujo en un recipiente que contenía la misma sustancia. La columna de mercurio del tubo descendió varios centímetros, pero no del todo, permaneciendo estática con una altura próxima a los 76 cm (760 mm)

   ¿Por qué la columna de mercurio no descendía totalmente? Torricelli dedujo que ello era debido a la fuerza que ejercía la atmósfera sobre la superficie de mercurio del recipiente. Esta presión debida al peso del aire era capaz de equilibar la presión ejercida por el peso del mercurio de la columna.

   Este fue el origen además de una de las unidades en las que se mide la presión: el milímetro de mercurio. Así, a nivel del mar y en condiciones normales, la presión atmosférica se correspondía con una columna de mercurio de altura 760 mm.

La Presión Atmosférica

   Habrás escuchado este término de forma constante en cualquier informativo o boletín meteorológico. Sin embargo, ¿sabes a qué nos referimos exactamente al hablar de presión atmosférica?

   La presión atmosférica es la fuerza ejercida por la atmósfera sobre cada unidad de superficie. ¿Por qué ejerce la atmósfera esta fuerza? Muy sencillo: ella es debida al peso del propio aire que la compone (no nos olvidemos que el aire es una mezcla de gases y, como cualquier materia, pesa)

   Así, el valor de la presión atmosférica en un punto será igual al peso de la columna de aire de sección unidad, situada justo por encima de la posición considerada y que se extiende hasta el límite superior de la atmósfera.

   Para medir esta magnitud se utilizan los barómetros. Los valores obtenidos pueden expresarse en multitud de unidades: pascales (en el Sistema Internacional), bares, barias, atmósferas, milímetros de mercurio… En ciencias de la atmósfera, las unidades más usadas serán dos múltiplos de éstas: los milibares y los hectopascales (de igual valor entre ambas)