Aula abierta

Hace unos 4.600 millones de años se formó nuestro planeta. En aquel momento, la Tierra era poco menos que una bola incandescente, salpicada de lava en su superficie y bombardeada continuamente por meteoritos. Carecía aún de una envoltura gaseosa. La actividad geológica era frenética, con montones de volcanes activos emanando gases tóxicos y vapor de agua. La atmósfera y los océanos se fueron formando a medida que el planeta fue enfriándose. 

El origen de la vida en la Tierra podemos situarlo hace unos 4.000 millones de años, con la aparición de las primeras bacterias acuáticas y algas. Esta últimas comenzaron a incorporar oxigeno a la atmósfera a través de la fotosíntesis, y ahí es justamente donde podemos situar el origen de la capa gaseosa que rodea el planeta. Aquel aire primitivo nos resultaría irrespirable, al ser mucho más rico en dióxido de carbono y más pobre de oxígeno que el actual.

La proporción aproximada de la mezcla de gases que componen el aire es de un 78% de nitrógeno, un 21% de oxígeno y en el 1% restante tendríamos varios gases, entre ellos los llamados gases nobles, con el argón a la cabeza, además de un cierto contenido de vapor de agua y de otros gases de efecto invernadero como el dióxido de carbono o el metano, tan en boga de unos años a esta parte.

Si el aire no escapa de la Tierra es porque en todo momento está actuando sobre él la fuerza gravitatoria. En ausencia de gravedad, nos quedaríamos sin atmósfera. Toda ella gira solidariamente con el planeta; es un error pensar que lo único que gira es la parte sólida de la Tierra, quedándose el aire rezagado. Se trata de una falsa creencia algo extendida. La atmósfera participa también del movimiento rotatorio al que se ve sometido todo nuestro planeta, si bien su movimiento está regido en todo momento por una extraordinaria dinámica a todas las escalas.

Nuestro océano gaseoso alcanza una altura considerable, sin que podamos establecer un límite superior de altura fija. A medida que vamos subiendo por la atmósfera, la cantidad de moléculas de aire es cada vez menor hasta llegar a una altura de unos 300 kilómetros aproximadamente, donde apenas hay aire. La capa exterior de la atmósfera recibe el nombre de exosfera, se extiende a partir de unos 700 kilómetros de altura, y aunque allí arriba hablemos todavía de atmósfera, la densidad de moléculas en esa capa es prácticamente despreciable y podemos considerar que aquello es ya el espacio interplanetario.

A pesar de tratarse de una mezcla de gases, el gigantesco tamaño de la atmósfera arroja un peso total de algo más de 5.000 billones de toneladas (5,14·10¹⁸ kg). Aunque pueda parecer una cifra grande, es pecata minuta en comparación con el número de moléculas que contiene, no ya la atmósfera, sino el aire contenido en un dedal. El volumen del interior de un dedal es de aproximadamente un centímetro cúbico; pues bien, ese centímetro cúbico (¡tan sólo ese pequeño volumen de aire!) contendría unos 27 trillones de moléculas; es decir, un 27 seguido de 18 ceros. Por increíble que parezca, todas esas moléculas están muy separadas las unas de las otras, ya que si las juntáramos ocuparían un volumen 1.000 veces más pequeño. Es precisamente su libertad de movimiento, el que estén continuamente danzando de un lado para otro, lo que da como resultado la extraordinaria presión que ejerce el aire y el hecho de que la proporción nitrógeno-oxígeno se mantenga constante hasta los dominios de la ionosfera. En esta zona de la atmósfera, cuyo límite inferior podemos situar a unos 70 kilómetros de altura, las moléculas dejan de ser estables y el aire pasa a estar ionizado de forma permanente. Por debajo de ella, la citada proporción entre el nitrógeno y el oxígeno (78/21) se mantiene prácticamente inalterable, a pesar de los diferentes pesos moleculares que tienen ese par de gases (ligeramente mayor el del oxígeno que el del nitrógeno). Si el aire no estuviera en un estado de continua agitación, sin turbulencia, en la parte baja de la atmósfera debería de haber una mayor abundancia de oxígeno que de nitrógeno, cosa que no ocurre.

Otro aspecto de la atmósfera que es bastante conocido es que la temperatura desciende a medida que ascendemos por ella. Dicha circunstancia tiene lugar únicamente en los primeros 10-12 kilómetros, en la capa más cercana al suelo o troposfera. En esa capa, que contiene el 85% de la masa total atmosférica, la temperatura disminuye a razón de seis grados y medio por cada kilómetro que nos desplacemos en la vertical, alcanzando en su parte más alta –la tropopausa– los 56 ºC bajo cero en promedio. Si a partir de ahí siguiéramos subiendo, nos encontraríamos con otras capas de atmósfera de comportamiento térmico diferente.

Por encima de la tropopausa hay un tramo de atmósfera donde la temperatura se mantiene constante, para posteriormente empezar a aumentar con la altura, justo lo contrario de lo que ocurre en las cercanías del suelo. Estaríamos en los dominios de la estratosfera, que es la segunda capa de la atmósfera, dominada por los fuertes vientos, y que en latitudes medias se extiende desde los 11 hasta los 50 kilómetros.

El aumento de temperatura que tiene lugar en la parte media y alta de la estratosfera es debido a la presencia de moléculas de ozono, que absorben una gran parte –la fracción más energética– de la peligrosa radiación ultravioleta. Por encima de la estratosfera tendríamos la mesosfera, donde la temperatura empieza aumentando para descender después hasta los 100 ºC bajo cero a unos 80 kilómetros de altura. A partir de aquí estaríamos en la termosfera, ya cerca del límite exterior de la atmósfera, con temperaturas superiores a los 1.000 ºC.


© José Miguel Viñas

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