L’ATMOSFERA

•Concepte

•Origen

•Composició

•Estructura

•Ozonosfera

•Ionosfera

•Magnetosfera

Atmosfera: concepte i formacióL'atmosfera és l'embolcall gasós d’un gruix de 10.000 km que envolta a la

Terra. Va començar a formar-se fa uns 4600 milions d'anys amb el naixement de

la Terra. La major part de l'atmosfera primitiva es va perdre en l'espai, però nous gasos i vapor d'aigua es van anar alliberant de les roques que formen el nostre planeta.

L'atmosfera de les primeres èpoques de la història de la Terra estaria formada per vapor d'aigua, diòxid de carboni(CO2) i nitrogen, i petites quantitats d'hidrogen (H2) i monòxid de carboni(CO) però amb absència d'oxigen. Era una atmosfera lleugerament reductora fins fa uns 2.500 MA que l'activitat fotosintètica dels éssers vius va introduir oxigen (O2) i ozó (O3) i fa uns 1000 milions d'anys l'atmosfera va arribar a tenir una composició similar a l'actual.

També ara els éssers vius segueixen ocupant un paper fonamental en el funcionament de l'atmosfera. Les plantes i altres organismes fotosintètics prenen CO2 de l'aire i retornen O2, mentre que la respiració dels animals i la crema de boscos o combustibles realitza l'efecte contrari: retira O2 i retorna CO2 a l'atmosfera.

Atmosfera: composicióDepenent de la composició l'atmosfera es troba dividida en dues capes:

homosfera i heterosfera. La homosfera és la capa inferior de l'atmosfera, d'uns 80 km d'espessor i amb

una proporció de gasos uniforme:

Altres gasos presents en l'atmosfera són el vapor d'aigua, l'ozó i diferents òxids de nitrogen, sofre, etc. També hi ha partícules de pols en suspensió com, per exemple, partícules inorgàniques, petits organismes o restes d'ells, NaCl del mar, etc. Moltes vegades aquestes partícules poden servir de nuclis de condensació en la formació de núvols, boires, pluja, ...

% (en vol)

Nitrógeno (N2) 78.084

Oxígeno (O2) 20.946

Argón (Ar) 0.934

Dióxido de Carbono (CO2) 0.033

Otros gases 0.003

Atmosfera: composicióLa heterosfera és una gruixuda capa que comença als 80 km i acaba amb

l'atmosfera. Presenta quatre capes de diferent composició:

Capa de nitrógeno molecular N2 80 – 200 km

Capa de oxígeno atómico O 200 – 1100 km

Capa de helio He 1100 – 3500 km

Capa de hidrógeno H 3500 – 10000 km

Atmosfera: estructuraSegons la temperatura l'atmosfera es divideix en diverses capes:

La troposfera arriba des de el sòl fins a un límit superior o tropopausa situat a 9 Km d'altura en els pols i els 18 km en l'equador. La temperatura disminueix 6’5oC/km conforme es va pujant, fins a arribar a -57ºC en el seu límit superior. En ella es produeixen tots els processos meteorològics: núvols, vent, precipitacions, etc. Els éssers vius troben en la troposfera les condicions adients per viure.L'estratosfera comença en la tropopausa i arriba fins a un límit superior o estratopausa, a 50 km d'altitud. La temperatura va augmentant fins a arribar a uns 20ºC en la estratopausa. En aquesta capa els vents horitzontals arriben a arribar a freqüentment els 200 km/h. En aquesta capa, entre els 30 i els 50 quilòmetres, es troba l'ozonosfera, important perquè absorbeix les radiacions ultraviolades.La mesosfera, s'estén entre els 50 i 80 km d'altura. La temperatura disminueix fins els 90ºC al arribar a la mesopausa. La termosfera s'estén entre els 80 km i els 800 km. Conté la ionosfera formada per les partícules de l'atmosfera ionitzades per les radiacions solars i còsmiques. La temperatura puja fins els 1000ºC.L’exosfera s'estén fins el límit exterior de l'atmosfera situat als 10.000 km. L'aire està enrarit en extrem.

Atmosfera: estructura

Atmosfera: estructura

Atmosfera: ozonosferaLa capa d’ozó o ozonosfera és una capa situada dins de la estratosfera, entre els 20 i els 35 km d’alçada. És una regió caracteritzada per la presencia d’ozó (O3), gas produït a partir de l’oxigen molecular (O2) mitjançant l’energia de la radiació ultraviolada del Sol.

L'ozó és un gas de color blau pàl·lid. i relativament inestable. Les molècules d'ozó estan formades per 3 àtoms d'oxigen. A les capes altes de l'atmosfera es produeix un cicle de formació i destrucció de l'ozó en el que intervé la radiació ultraviolada. En el procés de formació intervé la radiació ultraviolada, una part de l'energia que ens envia el sol, capes de trencar l'oxigen molecular (02) i alliberar els àtoms d'oxigen que poden,

així, recombinar-se amb altres molècules d'oxigen i originar l'ozó (03).

Diversos processos destrueixen de forma natural l'ozó. En un d’ells també intervé la radiació ultraviolada. Sota l'acció d'aquests raigs l'ozó es descompon en oxigen molecular i oxigen atòmic.

Atmosfera: ozonosfera

3 O2 + RUV (180-240 nm) 2 O3 + RUV (200-320 nm)

calor

calor

Atmosfera: ozonosferaLa concentració d'ozó a l'atmosfera es mesura en unitats Dobson (UD). Una unitat Dobson es defineix com la concentració d'ozó que a OoC i a una atmosfera de pressió formaria una capa de 0,01 mm de gruix. Així, una mesura de 300 unitats Dobson en un punt de l'atmosfera significa que si tot l'ozó que hi ha sobre aquella regió del planeta es trobés a una atmosfera de pressió i OoC de temperatura, formaria sobre la mateixa superfície una capa aproximadament de 3 mm de gruix. Una unitat Dobson equival a 2,69 · 1016 molècules per cm2.

Atmosfera: ionosferaLa ionosfera és un grup de capes en la nostra atmosfera on l'aire és molt prim i que s'estén entre uns 50 km i uns 500 km d'altura. Sota la influència de la radiació solar i la radiació còsmica els àtoms es trenquen formant els ions. El millor d'aquest procés és que aquests ions poden reflectir ones de ràdio fins a una determinada longitud d'ona.

La ionització és un procés de ruptura dels enllaços electrònics en els àtoms, que produeixen la formació de parelles d'ions de càrregues oposades. Els principals mecanismes d'ionització són la col·lisió dels àtoms o molècules amb altres àtoms i ions, la interacció amb algun tipus de radiació i l'aportació de calor.

Durant el dia poden haver en la ionosfera 4 regions o capes anomenades D, E, F1 i F2. Les seves altures aproximades són:

o Regió D: 50 a 90 Km.

o Regió E: 90 a 140 Km.

o Regió F1: 140 a 210 Km.

o Regió F2: més de 210 Km. d'altura.

Atmosfera: ionosfera

Atmosfera: ionosfera

Atmosfera: magnetosferaLa Magnetosfera es una región alrededor de la Tierra en la que el campo magnético terrestre desvía la mayor parte del viento solar formando un escudo protector contra las partículas cargadas de alta energía procedentes del Sol.

La magnetosfera forma parte de la exosfera. Comienza a unos 500 km de altura. La magnetosfera interacciona con el viento solar en una región denominada magnetopausa que se encuentra a unos 60.000 km de la Tierra en la dirección Tierra-Sol y a mucha mayor distancia en la dirección opuesta.

Atmosfera: magnetosferaPor delante de la magnetopausa se encuentra la superficie de choque entre el viento solar y el campo magnético. En esta región el plasma solar se frena rápidamente antes de ser desviado por el resto de la magnetosfera. Las partículas cargadas del viento solar son arrastradas por el campo magnético sobre los polos magnéticos dando lugar a la formación de auroras polares, boreales en el hemisferio norte y australes en el hemisferio sur. En el lado no iluminado las líneas de campo se deforman y alargan arrastradas por el viento solar alcanzando un tamaño de 300.000 km en la dirección opuesta al Sol.