Ciclos, dinámica y meteoros

 

La cantidad de gases componentes de la atmósfera no se mantiene constante, son creados y consumidos continuamente mediante ciclos, en los que intervienen la geología del planeta, la vida presente en la Tierra e incluso agentes externos como el Sol. Los cuatro gases dominantes en la atmósfera terrestre (nitrógeno, oxígeno, vapor de agua y dióxido de carbono) tienen estos ciclos y además están conectados unos a otros, lo que complica en gran medida el sistema completo del equilibrio de la composición atmosférica.

Empecemos por los menos tratados, el del nitrógeno y el del carbono, pasando después a los más conocidos del oxigeno y del agua

En el ciclo del nitrógeno, el nitrógeno atmosférico pasa a nitratos mediante principalmente a las cianobacterias. Posteriormente entran en juego los seres vivos más complejos, concretamente las plantas, fijando los nitratos en su estructura mediante bacterias en las raíces y después pasando a amoniaco y amonio, con los procesos de excreción. Los nitratos finalmente vuelven a pasar a la atmósfera mediante la desnitrificaión. El ser humano ha complicado este ciclo mediante dos nuevos procesos, la fijación directa del nitrógeno a amoniaco para la creación de abonos o de amoniaco y la incorporación a la atmósfera de óxidos nitrosos mediante la combustión industrial.

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El ciclo del dióxido de carbono es el más complejo, Si partimos del dióxido de carbono atmosférico, existen dos métodos principales de fijación de carbono, el más importante por cantidad utiliza de mediador la hidrosfera, el CO2 pasa a disolverse en agua, y es fijada a las rocas carbonatadas (caliza por ejemplo) o por los corales subacuáticos. El otro método que no utiliza el agua es la fijación del carbono mediante la fotosíntesis. Una vez en los seres vivos, la transformación a CO2 puede ser directa mediante la respiración o indirecta mediante la intervención de los descomponedores de materia viva que también respiran o si se convierten en combustibles sólidos vuelven a CO2 mediante la combustión. Otro incorporador de dióxido de carbono que no ha de olvidarse es el vulcanismo.

ciclo-carbono

En El ciclo del oxigeno, los productores de oxigeno son los seres vivos fotosintéticos que con la luz del sol y el CO2 generan este compuesto. Este oxigeno pasa o bien en las capas altas de la atmósfera se transforma en ozono o se utiliza en la respiración de los seres vivos combinándose con el carbono para formar dióxido de carbono.

El ciclo más conocido de todos es el del agua, si partimos del agua líquida en los océanos por ejemplo, mediante el calor del Sol, se evapora y se incorpora a la atmósfera, cuando llega a la saturación por cambio de temperatura, se forman las nubes que finalmente la precipitan bien en forma líquida (lluvia) o bien en forma sólida (nieve o granizo). Esta agua vuelve al mar superficialmente o de forma subterránea, cerrándose el ciclo. Otros aportes de vapor de agua en la atmósfera se deben a la transpiración de los seres vivos o por el vulcanismo, que también contiene agua.

En cuanto a la dinámica atmosférica, nos centraremos en la capa más densa y cercana a la superficie, la troposfera. El motor último de la circulación atmosférica es el Sol, y la diferencia de insolación que recibe según qué partes de la atmósfera terrestre, esto causa diferencias de temperaturas entre las masas de aire. El gas más caliente se dilata, ascendiendo, bajando la presión, mientras que el más frío es más denso y bajando a la superficie, aumentando la presión en su zona de influencia. Así pues los motores de la circulación atmosférica son las diferencias de presión y temperatura entre las diferentes zonas atmosféricas. Si a esto le unimos la fuerza de coriolis por la rotación terrestre, tendremos gran parte del puzle de la dinámica atmosférica.

A escala planetaria, lo que marca las grandes circulaciones atmosféricas son los vientos que intentan igualar los desequilibrios de temperatura y la fuerza de coriolis. Esto determina seis grandes bucles divididos según su latitud, tres para el hemisferio norte y otros tres para el hemisferio sur. Son las denominadas células de Hadley. En cada una de ellas el aire circula bajando de latitud pegado a la superficie en cada hemisferio, mientras que en altura el aire va en sentido contrario, subiendo de latitud para cerrar el circuito en cada célula.

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Este sistema explica por ejemplo, las calmas ecuatoriales (en estas regiones el aire solo tiene componente vertical por ascensión por calentamiento, lo que provoca ausencia de viento sobre la superficie), los vientos alisios (vientos constantes con dirección al ecuador, que rellena el aire que sube por calentamiento), o los anticiclones perpetuos sobre los polos (que son zonas que reciben también vientos verticales por enfriamiento, al ser aire denso y frío, crean altas presiones perpetuas). La célula de Hadley intermedia en cada hemisferio, está sobre las zonas templadas y su comportamiento lo dicta la circulación de un tubo de aire a gran velocidad que circula a gran altura, circunscribiendo todo el globo, llamada la corriente de chorro. Según la velocidad de esta corriente, esta afecta al clima de las zonas templadas que tiene debajo. Puede o bien mantener las altas y bajas presiones relativamente a la misma latitud (si la velocidad es alta) o causar que los anticiclones o borrascas bajen o suban de su latitud “normal” (si su velocidad es baja).

Para complicar el tema de la circulación atmosférica un factor importante de flujo de temperaturas en la superficie terrestre es el calor almacenado en los océanos. La elevada capacidad calorífica del agua hace que estas grandes masas de agua hagan de radiadores o enfriadores del aire que tiene por arriba. Las diferentes temperaturas de partes del océano se regulan mediante las corrientes marinas, frías o calientes. Sus posiciones vienen determinadas por el fondo marino, la forma de las costas de los continentes o incluso por la salinidad del océano, y su posición afectará la temperatura del aire por la que pase. Ejemplo típico de esta situación es el efecto que causa en Europa la llamada corriente del golfo o corriente termo-halina, que lleva el agua calentada en el trópico americano (el Caribe) a las costas de la fachada atlántica europea, suavizando el clima de Europa central, haciéndola mucho más habitable que su gemela por latitud al otro lado del atlántico allá por Canadá, Terranova o Groenlandia. Estos transportes o acumulaciones de calor masivos por parte de los océanos terrestres pueden cambiar el clima de grandes extensiones terrestres incluso por meses o años, como con los bautizados “niño” y “niña”, situados en el pacífico, que modifican temporalmente el clima de Sudamérica y Australia, a ambos lados del Pacífico.

corrientes

Para terminar, entraremos en la serie de meteoros que ocurren en la troposfera, principalmente al ciclo del agua y del Sol. El vapor de agua saturado cuando se enfría genera nubes. Estas nubes son de varios tipos según son de agua o hielo, su opacidad, su altura o forma. Se distinguen cinco grandes grupos (cirros, estratos, cúmulos, nimbos y brumas o nieblas) pero existen multitud de mezclas o combinaciones entre ellas (cirrostratos, altocúmulos, estratocúmulos, nimbostratos, etc.). Estas nubes causan precipitación de agua sobre la superficie, y se distinguen según su estado en lluvia, nieve o granizo. El Sol, a menudo con la participación de las nubes, causa también muchos meteoros, como los arco iris, parhelios, espejismos, luz zodiacal o espectros de Brocken. La electricidad aporta otro tipo de meteoros como las auroras, rayos, o fuegos de San Telmo.

Universo Gaseoso

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