Aire
El aire es una mezcla de gases mayoritariamente homogénea, de la cual está constituida la atmósfera terrestre. Esta fue desarrollado por un proceso que tomó billones de años, quedando solo los gases que son óptimos para la vida en la tierra y el funcionamiento adecuado del sistema climático.
Su importancia no solo radica en la presencia de oxígeno en esta mezcla, sino también por estar compuesta de gases como el ozono, el cual filtra ciertas radiaciones provenientes del sol, específicamente las UV-C y UV-A, que son dañinas para varias de las formas de vida en la tierra.
Tabla de contenidos
Composición
Su composición química varía según la región y altitud, sin embargo, en promedio, su composición volumétrica es de 78.09% de nitrógeno, 20.95% de oxígeno, 0.93% de argón y 0.04% de dióxido de carbono. El porcentaje restante se distribuye entre gases como el vapor de agua, neón, hidrógeno y otros. Los gases más ligeros se ubican en zonas más altas, llegando a veces a escapar de la atmósfera y perderse en el espacio.
Esta composición puede denominarse "estándar", ya que la composición real del aire depende bastante del ambiente. Una de las principales componentes que varía es la cantidad de humedad en el aire; el porcentaje de vapor de agua en el aire está en función de la configuración atmosférica de la zona y a la composición estándar se la puede corresponder con la del aire seco.
El patrón de vientos es una componente predominante para la determinación de la cantidad de humedad en el aire de cierta región, ya que, inclusive con la presencia de una superficie de agua en sus alrededores, el viento puede transportar a otros lugares toda la humedad que esta pudiese aportar.
También se debe de tener en cuenta los contaminantes tanto naturales como de origen antropogénico que inciden el la composición del aire. Dentro de la composición natural del aire existen ciertos componentes como el monóxido de carbono o dióxido de nitrógeno que son dañinos para la vida en la tierra; sin embargo, la concentración de estos es sumamente baja que terminan siendo inofensivos.
Con la industrialización, desde muchas fábricas se emiten ciertos gases que pueden o no ser propia de la composición del aire, más lo importante es la cantidad de emisión que puede generar una alta concentración de estos y llegar a ser nocivos tanto para la salud de las personas como para la de otros seres vivos desde aves, plantas y hasta microorganismos que realizan cierta labor en un determinado ecosistema.
Propiedades físicas y químicas
Química
Las principales características del aire son esencialmente sensoriales: el aire es incoloro, inodoro e insípido. Estas características obviamente son representativas de la composición estándar del aire, por lo que están relacionadas con sus propiedades químicas.
Dentro de la composición química de la atmósfera se encuentran la hidroxila (HO) y la hidroperoxila (HO2), los cuales se encargan de limpiar la atmósfera de ciertos contaminantes que son dañinos para la vida como el monóxido de carbono (CO), el monóxido de nitrógeno (NO) y el metano (CH4), además de ayudar en la producción de ozono (O3) en la alta troposfera.
Al rededor de los 25 Km de altura existe un espesor de alta concentración de ozono llamada capa de ozono, que absorbe radiaciones dañinas provenientes del sol para que no lleguen a la superficie terrestre. Este proceso hace que el ozono, tras absorber la radiación, se descomponga en una molécula (O₂) y en un átomo (O) de oxígeno, que más adelante vuelven a formar ozono, estableciendo así un ciclo.
Peso y presión
Aunque se pueda no tener percepción del aire, este tienen un determinado peso. Esto debido a que está compuesto por gases que poseen masa, por lo cual son atraídos hacia el centro de la tierra por efecto de la gravedad. La manifestación del peso del aire es la presión atmosférica, que se define como el peso de la columna de aire con una base de un metro cuadrado.
Temperatura
El aire es además conductor de calor; la radiación que llega a la tierra calienta su superficie y por conducción el aire que se encuentra por encima de esta va ganando temperatura. Luego, por un proceso llamado convección, las masas de aire que ganan calor se vuelven menos densas (más ligeras) y ascienden.
A medida que estas masas de aire ascienden, van perdiendo calor y se enfrían. Esto hace que recuperen su densidad inicial y vuelvan a descender. Con esto se establece un perfil de temperatura en la troposfera: la troposfera es calentada por la superficie de la tierra y la temperatura va descendiendo a medida que se gana altura, ya que son zonas alejadas de la fuente de calor.
Aquí también la temperatura posee una influencia en la composición química del aire, específicamente en su contenido de humedad. Cuanto más cálido sea el aire, más humedad admite en su composición. Con esto se puede entender por qué el aire de las zonas polares es relativamente seco, en comparación al aire en zonas tropicales, donde se tiene altas temperaturas y un nivel alto de humedad.
El viento puede definirse como el movimiento de masa de aire. Así, el viento transporta tanto componentes químicos de una región a otra, como propiedades físicas. Esto comprende la transferencia de calor, con lo cual, masas de aire frío van hacia latitudes más bajas y masas de aire cálido van hacia latitudes más altas, en un intento de establecer un equilibrio térmico.
Principales contaminantes
No debe entenderse como contaminante solo a las emisiones de origen antropogénico; contaminante es todo aquel agente que se encuentre fuera de la composición estándar del aire o el aire húmedo. Uno de los principales contaminantes naturales es el polvo proveniente de las erupciones volcánicas, que está acompañado de dióxido de azufre y dióxido de carbono.
Los poluentes de origen antropogénico son principalmente los emitidos por el sector industrial, siendo el dióxido de carbono (CO₂) el más controversial por ser un gas de efecto invernadero bastante potente. Otros importantes gases contaminantes son el monóxido de carbono (CO) y el plomo (Pb), emitidos mayoritariamente por vehículos con motor a combustión que a su vez vierten en el aire material particulado.
La alteración de la composición del aire genera efectos como el smog. Este es un fenómeno que pude percibirse visualmente, especialmente en ciudades con una alta densidad de vehículos con motores a combustión, generando una concentración del humo emitido por estos que luego reacciona con la luz proveniente del sol, formando un efecto de niebla.
En esta misma línea, el caso del agujero de la capa de ozono es provocado por la emisión de gases CFC (clorofluorocarburos). Las emisiones provenían de sistemas de refrigeración, productos en aerosol y del sector industrial. Estos gases ascienden hasta la estratosfera, donde reaccionan con el ozono generando cloro, que luego destruye otras moléculas de ozono. Actualmente el uso de gases CFC es poco común.
Desarrollo y evolución
Inicialmente la atmósfera estaba compuesta por los componentes más abundantes del universo, hidrógeno (H) y helio (He). Luego se propone que existió una época de mucha actividad volcánica, durante la cual se liberó una importante cantidad de CO₂ y vapor de agua. Durante este periodo, la tierra poseía muy altas temperaturas que luego empezaron a descender para dar lugar a la lluvia mediante la condensación del vapor de agua.
Las gotas de agua de aquel tiempo contenían además CO₂, y con las intensas y constantes lluvias, se forman océanos que contienen principalmente agua y CO₂. Más adelante empiezan a aparecer los primeros organismos vivos que pueden realizar fotosíntesis, absorbiendo el CO₂ y emitiendo oxígeno. Con una producción masiva de oxígeno, fue posible producir ozono, generando la capa de ozono que hoy conocemos.
Esto permitió más tarde la aparición de otros organismos más complejos que realizan fotosíntesis y otros que pueden respirar el oxígeno del ambiente. La atmósfera terrestre va perdiendo CO₂ y la temperatura de la tierra va descendiendo, quedando con la configuración de gases actual, la estándar.