Composición y Propiedades Generales del Aire Atmosférico
En general, en la troposfera, el aire se caracteriza por poseer una proporción relativa de gases constituyentes prácticamente constante, a excepción del vapor de agua. Los constituyentes secos por unidad de volumen son:
- Nitrógeno (N₂): 78%
- Oxígeno (O₂): 21%
- Argón (Ar): 0.9%
Debido a que estos valores son constantes y conocidos, para describir la composición química del aire es suficiente referirse a la concentración del vapor de agua.
La Compresibilidad del Aire
Otra propiedad importante del aire es su compresibilidad. Al someter a un fluido a un aumento de presión, su volumen disminuye y su densidad aumenta. En este caso, se dice que el fluido es compresible.
Composición Química del Agua de Mar
La proporción entre las diversas sales que contiene el agua marina se mantiene casi constante en los diferentes mares del planeta. Esta circunstancia sugiere que los océanos están «bien mezclados» y que las variaciones en salinidad provienen del aporte de aguas no salinas.
Iones Principales en el Agua de Mar
La composición iónica principal es:
| Ion | Símbolo | % Masa | ppt (partes por mil) |
|---|---|---|---|
| Cloruro | Cl⁻ | 55% | 18.980 |
| Sodio | Na⁺ | 30% | 10.556 |
| Sulfato | SO₄²⁻ | 8% | 2.649 |
| Magnesio | Mg²⁺ | 4% | 1.272 |
| Potasio | K⁺ | 1% | 0.380 |
| Calcio | Ca²⁺ | 1% | 0.400 |
Definición de Salinidad
La composición se puede definir con gran aproximación dando solo una concentración. La variable usada para definir esta concentración es la salinidad, definida como la masa de sales disueltas por unidad de masa de agua de mar.
Estructura Vertical y Composición de la Atmósfera
Llamamos Atmósfera a la capa gaseosa estratificada verticalmente en sus propiedades físicas que rodea nuestro planeta.
La composición del aire, en cuanto a la presencia de gases, es muy estable en toda la Troposfera. El vapor de agua, de proporción muy variable, desaparece prácticamente a 15 km. Entre 20 y 50 km aparece una región de gran contenido en ozono. Aparte de los gases constituyentes, se encuentran también gran cantidad de partículas sólidas en suspensión, que sirven, por ejemplo, como germen de las gotitas de agua que forman las nubes.
Capas de la Atmósfera según el Criterio Térmico
1. La Troposfera
Alcanza desde la superficie hasta una altura entre 9 y 15 km, dependiendo de la latitud (mayor altura en el Ecuador). Contiene el 75% de la masa total de la atmósfera. En esta capa tienen lugar los fenómenos que constituyen el «tiempo atmosférico» (precipitaciones, nubosidad), abundando las corrientes verticales. Se divide en:
- Capa perturbada baja
- Alta Troposfera
La Tropopausa
En su estrato límite superior se sitúa la Tropopausa, capa de transición de gran importancia meteorológica, donde los vientos tienen un máximo local y la temperatura (Tª) deja de decrecer.
No constituye una capa continua, sino que se puede considerar formada por diferentes hojas entre las cuales existen fallas profundas. Se distinguen:
- Tropopausa Polar: Desde los polos hasta latitudes de ~40º (la más estrecha).
- Tropopausa Tropical: A partir de ~40º de latitud.
- Tropopausa Ecuatorial: A partir de latitud 25º.
Por entre los bordes discurren las corrientes de chorro (jet streams), regiones de vientos intensos de gran influencia en la formación de borrascas. La altura de la Tropopausa no es constante en el tiempo ni en el espacio, presentando variaciones con la estación y con la latitud geográfica (en el Ecuador está alrededor de los 16-17 km de altura, y en los polos a los 8-9 km).
2. La Estratosfera
Situada entre la Tropopausa y unos 50 km de altitud. En la vertical se caracteriza por ser prácticamente isoterma en su parte más baja, para posteriormente presentar un perfil de temperatura (T) que aumenta con la altura hasta valores próximos a los de la superficie. El aire es extremadamente seco y existen fuertes corrientes de viento.
Contiene Ozono (O₃), con su máxima concentración a partir de 25 km, que absorbe la radiación ultravioleta (UV), calentándose. En su estrato límite superior se sitúa la Estratopausa.
Al contrario que en la troposfera, en la estratosfera la temperatura aumenta al subir. Esto se debe a la captación de fotones por algunas moléculas presentes en esta capa.
3. La Mesosfera
Situada entre los 50 y 80 km de altura. La temperatura decrece con la altura hasta un mínimo de unos -90ºC en la Mesopausa, estrato de transición en el que el perfil de temperatura se invierte.
4. La Termosfera
Situada a partir de 80 km de altura. En esta capa la temperatura crece nuevamente con la altura. El aire es muy poco denso y está compuesto principalmente por O₂ y N₂. Por encima de los 200 km de altura predomina el oxígeno atómico, que absorbe fotones UV calentándose hasta temperaturas de más de 1200 ºC. Su límite es impreciso, situado según los autores en los 400 km.
5. Exosfera
Capa límite atmosférica.
Capas de la Atmósfera según el Criterio Eléctrico
Desde el punto de vista de la conductividad eléctrica, encontramos en la Atmósfera dos capas de interés:
La Ozonosfera
Situada entre 25 y 70 km, se caracteriza por su alto contenido en O₃.
La Ionosfera
Situada desde 80 a 300 km de altura. Es un estrato fuertemente ionizado de estructura vertical no uniforme. La densidad iónica experimenta alternancias, encontrándose entre 80-100 km una acumulación de iones conocida como capa E o capa de Kenelli-Heaviside.