Locos por la Geología

Entradas con la etiqueta ‘atmósfera’

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.

En posts anteriores les mencioné de pasadita el efecto Coriolis, y les prometí explicarlo de modo bien sencillito en algún otro momento. Éste es pues, el momento.

Les aclaro que pretendo hacer del tema algo muy digerible y de verdad accesible a todos, porque ya hay en wikipedia páginas que tienen toda la formulación física y matemática, que acá no les voy a repetir.

Mi objetivo es que capturen el concepto, para entender después otros muchos temas, relacionados sobre todo con el clima.

¿Qué es el efecto de Coriolis?

Se denomina efecto Coriolis o de Coriolis a la fuerza ficticia que afecta a un cuerpo que se mueve, con respecto a un sistema que a su vez está en rotación.

Sin embargo no debe confundirse con la fuerza centrífuga, ya que el vector que representa a la fuerza de Coriolis es tanto perpendicular al eje de rotación del sistema, como al vector que representa el movimiento del cuerpo.

El efecto resultante cuando el sistema involucrado es la Tierra en rotación, se manifiesta a través de la desviación de toda masa de aire o de agua en desplazamiento sobre la superficie planetaria.

El efecto Coriolis hace que una masa fluida que se desplaza en el hemisferio norte se desvíe hacia la derecha respecto a su trayectoria original, mientras que en el hemisferio sur se desvía hacia la izquierda.

El único sitio del planeta donde no ocurre desviación alguna del cuerpo fluido en movimiento, es a lo largo del propio ecuador de rotación. Ahora bien, a nivel atmosférico un desplazamiento de aire paralelo al ecuador y en la latitud 0°, es difícil de concebir, porque no habría un gradiente térmico (al menos en teoría) que creara una corriente que se desplazara a lo largo de ese círculo máximo. De hecho en el patrón global de circulación atmosférica, no hay vientos que recorran el planeta según ese diseño.

¿Quién describió la fuerza de Coriolis por primera vez?

Fue Gaspard-Gustave de Coriolis, quien presentó este efecto en un artículo publicado en 1835, con el título «Sur les équations du mouvement relatif des systèmes de corps» (Sobre las ecuaciones del movimiento relativo de los sistemas de cuerpos).

En ese artículo apareció la descripción matemática de la fuerza, pero sólo hacia el inicio del Siglo XX, comenzó a conocerse con el nombre de su descubridor; pese a que ya desde el final del S XIX el efecto- todavía innominado- había comenzado a aplicarse en los análisis matemáticos de las disciplinas meteorológicas y oceanográficas.

¿A qué se debe el efecto de Coriolis?

Expliquémoslo sencillito. Supongamos una masa de aire que parte desde el ecuador hacia el norte, y que obviamente también deberá moverse hacia el este, porque el planeta entero rota hacia el este.

En el círculo ecuatorial, donde comienza el movimiento de la masa de aire (digamos que también donde nace el vector que lo representa), tanto la Tierra como la corriente de aire se mueven a una misma velocidad, que ronda los 1.670 km por hora. (Y que no les dé vértigo, porque al movernos con ella, y no tener un marco referencial en reposo, no notaremos tal movimiento, así que tranquis).

Ahora piensen en un punto cualquiera del planeta que no esté sobre el ecuador. Tanto al norte como al sur del círculo máximo, todos los puntos terrestres recorren menos distancia a lo largo de una vuelta completa del planeta en el mismo tiempo de aproximadamente 24 h. Por ende, es obvio que al alejarse del ecuador, la velocidad de rotación disminuye.

Volvamos a nuestro vientecito que se mueve desde el ecuador hacia el norte. Debido a lo que acabo de explicarles, esa corriente – que se mueve en el ecuador con la misma velocidad que la superficie terrestre- cuando se desplaza hacia el norte, comienza a retrasarse, desviándose hacia el este, respecto a la superficie terrestre que le queda por debajo.

Para un observador en la Tierra, ese flujo de aire parece entonces desviarse hacia la derecha, y ¡voilá!, ya tenemos explicado el efecto de Coriolis. (Vean la figura que ilustra el post).

Obviamente en el hemisferio Sur, la desviación será hacia la izquierda por el mismo mecanismo.

¿Por qué se lo considera una fuerza ficticia?

Porque si toda esa circulación se observara desde fuera del planeta, al cambiar el marco de referencia, la desviación en realidad no existe, y podríamos ver la trayectoria de la masa de aire como aproximadamente recta y no curvada. Lo podrán ver muy bien en el video que pesqué en la red para ustedes, y que seguramente les va a encantar.

¿Qué importancia tiene a los efectos de la dinámica geológica?

Como en la Tierra todo el sistema de circulación, tanto atmosférica como oceánica, se ve modificado por el Efecto de Coriolis, la transferencia térmica superficial se ve altamente influenciada, y el clima todo es a su vez, un factor relevante para la dinámica exógena.

De allí que los geólogos nos tomemos el trabajo de entender este tema. Y ustedes, mis lectores, lo van a aplicar conmigo, en explicaciones de posts futuros, ya lo verán.

Para quienes comprenden inglés, les incluyo este video donde no puede explicarse mejor y más gráficamente el efecto de Coriolis, y que he tomado de este canal de You Tube

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Un abrazo y hasta el miércoles. Graciela.

P.S.: La imagen que ilustra el post es de esta página.

¿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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