La atmósfera de la Tierra sirve como un factor clave para sostener el ecosistema planetario. La delgada capa de gases que envuelve a la Tierra se mantiene en su lugar por la gravedad del planeta. El aire seco consta de 78 % de nitrógeno, 21 % de oxígeno, 1 % de argón y otros gases inertes, como el dióxido de carbono. Los gases restantes a menudo se denominan gases traza,[17] entre los cuales se encuentran los gases de efecto invernadero, como el vapor de agua, el dióxido de carbono, el metano, el óxido nitroso y el ozono. El aire filtrado incluye trazas de muchos otros compuestos químicos. El aire también contiene una cantidad variable de vapor de agua y suspensiones "Suspensión (química)") de gotitas de agua y cristales de hielo vistos como nubes. Muchas sustancias naturales pueden estar presentes en pequeñas cantidades en una muestra de aire sin filtrar, incluyendo polvo, polen y esporas, rocío marino"), cenizas volcánicas y meteoroides. Varios contaminantes industriales también pueden estar presentes, tales como cloro (primario o en compuestos), compuestos de flúor, mercurio "Mercurio (elemento)") y azufre tales como dióxido de azufre (SO).
La capa de ozono de la atmósfera de la Tierra juega un papel importante en el agotamiento de la cantidad de radiación ultravioleta (UV) que llega a la superficie. Como el ADN se daña fácilmente con la luz UV, esto sirve para proteger la vida en la superficie. La atmósfera también retiene el calor durante la noche, lo que reduce las temperaturas diarias extremas.
Capas de la atmósfera
La atmósfera de la Tierra se puede dividir en cinco capas principales. Estas capas están determinadas principalmente por si la temperatura aumenta o disminuye con la altitud. De mayor a menor, estas capas son:.
• - Exosfera: la capa más externa de la atmósfera de la Tierra se extiende desde la exobase hacia arriba, compuesta principalmente de hidrógeno y helio.
• - Termosfera: la parte superior de la termosfera es la parte inferior de la exosfera, llamada exobase. Su altura varía con la actividad solar y varía entre 350-800 km (220-500 mi; pies). La Estación Espacial Internacional orbita en esta capa, entre 320 y 380 km (200 y 240 mi).
• - Mesosfera: La mesosfera se extiende desde la estratopausia hasta 80-85 km (50-53 mi; pies). Es la capa donde la mayoría de los meteoros se queman al entrar en la atmósfera.
• - Estratosfera: la estratosfera se extiende desde la tropopausa hasta aproximadamente 51 km (32 mi; pies). La estratopausa, que es el límite entre la estratosfera y la mesosfera, por lo general es de 50 a 55 km (31 a 34 mi; pies).
• - Troposfera: la troposfera comienza en la superficie y se extiende hasta entre 7 kilómetros (22 965,9 pies) en los polos y 17 kilómetros (55 774,3 pies) en el ecuador, con alguna variación debido al clima. La troposfera se calienta principalmente mediante la transferencia de energía desde la superficie, por lo que en promedio la parte más baja de la troposfera es más cálida y la temperatura disminuye con la altitud. La tropopausa es el límite entre la troposfera y la estratosfera.
Dentro de las cinco capas principales determinadas por la temperatura hay varias capas determinadas por otras propiedades.
• - La capa de ozono está contenida dentro de la estratosfera. Se localiza principalmente en la parte inferior de la estratosfera de aproximadamente a 15-35 km (9.3-21.7 mi; ), aunque el grosor varía estacionalmente y geográficamente. Alrededor del 90 % del ozono en nuestra atmósfera está contenido en la estratosfera.
• - La ionosfera, la parte de la atmósfera que está ionizada por la radiación solar, se extiende de 50 a 1000 km (31 a 621 mi; ) y generalmente se superponen tanto a la exosfera como a la termosfera. Forma el borde interior de la magnetosfera.
• - La homosfera y la heterosfera: La homosfera incluye la troposfera, la estratosfera y la mesosfera. La parte superior de la heterosfera está compuesta casi completamente de hidrógeno, el elemento más ligero.
• - La capa límite planetaria es la parte de la troposfera que está más cerca de la superficie de la Tierra y está directamente afectada por ella, principalmente a través de la difusión turbulenta.
Los peligros del calentamiento global están siendo estudiados cada vez más por un amplio consorcio mundial de científicos. Estos científicos están cada vez más preocupados por los posibles efectos a largo plazo del calentamiento global en nuestro entorno natural y en el planeta. De particular preocupación son el cambio climático y el calentamiento global causados por las emisiones antropogénicas o hechas por el hombre, de gases de efecto invernadero, principalmente el dióxido de carbono, pueden actuar interactivamente y tener efectos adversos sobre el planeta, su entorno natural y la existencia de los seres humanos. Está claro que el planeta se está calentando, y se está calentando rápidamente. Esto se debe al efecto invernadero, causado por los gases de efecto invernadero, que atrapan el calor dentro de la atmósfera de la Tierra debido a su estructura molecular más compleja que les permite vibrar y, a su vez, atrapar el calor y liberarlo hacia la Tierra.[18] Este calentamiento también es responsable de la extinción de los hábitats naturales, lo que a su vez conduce a una reducción de la población de vida silvestre. El informe más reciente del Panel Intergubernamental sobre el Cambio Climático (el grupo de los principales científicos del clima en el mundo) concluyó que la tierra se calentará entre 2,7 y casi 11 grados Fahrenheit (1,5 a 6 °C) entre 1990 y 2100.[19] Los esfuerzos se han centrado cada vez más en la mitigación de los gases de efecto invernadero que están causando cambios climáticos, en el desarrollo de estrategias adaptativas al calentamiento global, para ayudar a los seres humanos, otras especies animales, vegetales, ecosistemas, regiones y naciones a adaptarse a los efectos del calentamiento global. Algunos ejemplos de colaboración reciente para abordar el cambio climático y el calentamiento global incluyen:.
• - El Tratado de la Convención Marco de las Naciones Unidas y la Convención sobre el Cambio Climático, para estabilizar las concentraciones de gases de efecto invernadero en la atmósfera a un nivel que impida la interferencia antropogénica peligrosa en el sistema climático.[20].
• - El Protocolo de Kioto, que es el protocolo del tratado de la Convención Marco Internacional sobre el Cambio Climático, nuevamente con el objetivo de reducir los gases de efecto invernadero en un esfuerzo por prevenir el cambio climático antropogénico.[21].
• - La Iniciativa del Clima Occidental"), para identificar, evaluar e implementar formas colectivas y cooperativas para reducir los gases de efecto invernadero en la región, centrándose en un sistema de comercio de límites máximos basado en el mercado.[22].
Un desafío significativamente profundo es identificar la dinámica ambiental natural en contraste con los cambios ambientales que no están dentro de las variaciones naturales. Una solución común es adaptar una vista estática que deje de lado las variaciones naturales. Metodológicamente, esta visión podría defenderse cuando se observan procesos que cambian lentamente y series temporales cortas, mientras que el problema surge cuando los procesos rápidos se vuelven esenciales en el objeto del estudio.
Clima
El clima analiza las estadísticas de temperatura, humedad, presión atmosférica, viento, lluvia, conteo de partículas atmosféricas y otros elementos meteorológicos en una región determinada durante largos períodos de tiempo. El tiempo atmosférico, por otro lado, es la condición actual de estos mismos elementos durante períodos de hasta dos semanas.
Los climas se pueden clasificar de acuerdo con el promedio y los rangos típicos de diferentes variables, generalmente temperatura y precipitación. El esquema de clasificación más utilizado es el desarrollado originalmente por Wladimir Köppen. El sistema Thornthwaite,[23] en uso desde 1948, utiliza la evapotranspiración, así como información sobre la temperatura y la precipitación para estudiar la diversidad de las especies animales y los posibles impactos de los cambios climáticos.[24].
Tiempo atmosférico
El tiempo atmosférico es un conjunto de todos los fenómenos que ocurren en un área atmosférica determinada en un momento dado.[25] La mayoría de los fenómenos meteorológicos ocurren en la troposfera,[26][27] justo debajo de la estratosfera. El clima se refiere, en general, a la temperatura diaria y la actividad de precipitación, mientras que el clima es el término para las condiciones atmosféricas promedio durante períodos de tiempo más largos.[28] Cuando se usa sin calificación, se entiende por «clima» el clima de la Tierra.
El clima ocurre debido a las diferencias de densidad (temperatura y humedad) entre un lugar y otro. Estas diferencias pueden ocurrir debido al ángulo del sol en cualquier lugar en particular, que varía según la latitud desde los trópicos. El fuerte contraste de temperatura entre el aire polar y el tropical da lugar a la corriente en chorro. Los sistemas meteorológicos en las latitudes medias"), como los ciclones extratropicales, son causados por la inestabilidad del flujo de chorro. Debido a que el eje de la Tierra está inclinado con respecto a su plano orbital, la luz solar incide en diferentes ángulos en diferentes épocas del año. En la superficie terrestre, las temperaturas suelen oscilar entre ± 40 °C (100 °F a −40 °F) anualmente. Durante miles de años, los cambios en la órbita de la Tierra han afectado la cantidad y distribución de energía solar recibida por la Tierra e influyen en el clima a largo plazo.
Las diferencias de temperatura en la superficie a su vez causan diferencias de presión. Las altitudes más altas son más frías que las bajas debido a las diferencias en el calentamiento por compresión. El pronóstico del tiempo es la aplicación de la ciencia y la tecnología para predecir el estado de la atmósfera para un tiempo futuro y una ubicación determinada. La atmósfera es un sistema caótico, y pequeños cambios en una parte del sistema pueden crecer para tener grandes efectos en el sistema en su conjunto. Los intentos humanos para controlar el clima se han producido a lo largo de la historia humana, y hay evidencia de que la actividad humana civilizada, como la agricultura y la industria, ha modificado inadvertidamente los patrones climáticos.