Читать книгу El aire que respiras - Mark Broomfield - Страница 13

El peso estimado de la atmósfera es de 5.500 billones de toneladas (una millonésima parte de la masa de la Tierra).⁶ Tenía a mis pies casi la mitad de todo lo que hay en la atmósfera cuando ascendí a cinco mil metros sobre el nivel del mar. La atmósfera es increíblemente pequeña, y se extiende como una capa de barniz sobre la superficie de la Tierra. No solo es pequeña y frágil, sino que, aún más importante, necesitamos que la atmósfera de nuestro planeta se quede ahí, así que tenemos que cuidarla con todo el esmero del mundo.

Pese a la altitud del paso de Larke, me encontraba solo a medio camino de superar la capa inferior de la atmósfera. Solemos dividir la atmósfera en cuatro capas, que son, de abajo arriba, la troposfera (donde se da el estado del tiempo, vivimos las personas, las aves vuelan y los hombres como yo sucumben a la crisis de la edad mediana haciendo senderismo por el Himalaya), la estratosfera (que incluye la capa de ozono y los vuelos de larga distancia), la mesosfera (por donde pasan zumbando las estrellas fugaces) y la ionosfera (con las auroras boreales y australes). Los límites de estas capas no son simples divisiones arbitrarias, sino que tienen una base física real en los súbitos cambios del perfil térmico de la atmósfera.

Partiendo de abajo, la troposfera contiene tres cuartas partes de la atmósfera. Es donde se produce casi todo lo relacionado con las condiciones atmosféricas —un poco más arriba, la situación es un poco más tranquila—. La troposfera alcanza la mayor altitud en el ecuador —unos dieciséis kilómetros por encima del suelo— y la menor hacia los polos, donde solo llega a unos ocho kilómetros sobre el nivel del suelo. A medida que se sube del nivel del suelo, la temperatura desciende unos 6,5º por kilómetro, debido a la expansión de los gases al ascender por la troposfera.

En la parte superior de la troposfera se produce un cambio abrupto de este perfil. De repente, el enfriamiento de la atmósfera se ralentiza para después cambiar de sentido. Y la temperatura empieza a subir con la altura. Esa parte superior de la troposfera (conocida como la tropopausa) se suele definir como el punto en que el ritmo del cambio de temperatura con la altura es de menos de dos grados por kilómetro, con una temperatura habitual de -60º. Este cambio del perfil térmico coloca una tapa sobre la troposfera. Donde los gases más fríos se sitúan por encima de los más calientes se pueden mezclar, porque el aire más frío baja, y el más caliente, sube (para ser más exactos, la mezcla se puede producir cuando los gases de temperatura más alta de la que resultaría la del movimiento vertical que siguiera la tasa de cambio adiabático están situados por encima de los gases más fríos, las nubes, la lluvia, los vientos). Debido en parte a su perfil térmico, la troposfera es un lugar de una dinámica fantástica, con la mezcla y el movimiento de las masas de aire, las puestas de sol y todo lo demás que la familiaridad nos ha llevado a imaginar como simples condiciones meteorológicas. Unas condiciones que, sin duda, siguen siendo muy importantes para nosotros: no contento con tener su propio programa en la televisión varias veces al día, el tiempo sigue siendo tema de conversación habitual para la mayoría de los británicos. ¿Y por qué no lo iba a ser? Ya sé que en nuestra isla ligeramente húmeda el tiempo no tiene características extremas, pero hace poco, en Edimburgo, en un mismo día hubo un sol cálido, fuertes vientos, movimientos rápidos de las nubes, lluvia torrencial, arcoíris dobles y, para concluir, una puesta de sol gloriosa. Seguramente recordarás algo parecido. Es el encanto de la troposfera. En cambio, donde los gases más calientes están por encima de los más fríos, como ocurre en la estratosfera, no se produce ninguna mezcla por inducción térmica. Las partes más ligeras y calientes de la atmósfera, y las más densas y frías, permanecen donde están. Por extraño que parezca, la previsión del tiempo en la estratosfera es aún más monótona que la de Midlands Today de la BBC.

Las cuatro capas de la atmósfera de la Tierra

¿Cuál es la causa de este cambio abrupto del gradiente de temperatura de la troposfera? Una pequeña sustancia química llamada ozono, que resulta ser importante para que comprendamos cómo funciona la atmósfera y, sin duda, para nuestra propia supervivencia. Hablaremos de todo ello. Sin embargo, de momento, lo que importa es que el ozono es un buen absorbente de la luz del sol. Al absorberla, el ozono emite una radiación infrarroja de longitud de onda más larga, también conocida como «calor». De modo que donde tiene lugar este proceso hay una absorción constante de la luz del sol y una liberación de calor. El ozono se forma en la parte superior de la troposfera por la acción de la luz ultravioleta sobre el oxígeno. En ese punto, el ozono absorbe algo más de luz solar y emite un poco de calor en un proceso cíclico, antes de quedar eliminado definitivamente por los procesos químicos. La consecuencia es una zona de habitabilidad para el ozono (preferiría que la hubiésemos llamado «zona del ozono» y no «capa de ozono»), donde el equilibrio entre estos procesos es exactamente el necesario para que haya una cantidad razonable de ozono. El proceso cíclico por el que el ozono absorbe la luz ultravioleta del sol y emite calor es la causa de que la temperatura deje de bajar en lo más alto de la troposfera y al entrar en la estratosfera. Debido a este aumento repentino de la temperatura, el paso de la troposfera a la siguiente capa superior, la estratosfera, es relativamente corto. Esta tapa colocada sobre la troposfera no es del todo hermética, por lo que entre la troposfera y la estratosfera existen fugas (de no ser así, no habría razón para preocuparnos por los agujeros de la capa de ozono estratosférica, con esos molestos clorofluorocarbonos), pero es un proceso muy limitado.

Así pues, al cruzar la tropopausa llegamos a la estratosfera. La estratosfera contiene el 90 % del ozono de la atmósfera; hablaremos del ozono con más detenimiento en el capítulo 4. Muchos vuelos comerciales pasan por la estratosfera, con pocas turbulencias y prácticamente sin nubes, lo cual se traduce en un vuelo tranquilo y una buena visibilidad de lo que debajo puedan hacer las nubes de la troposfera. La próxima vez que realices un vuelo internacional, puedes entretener a tu afortunado vecino señalando por la ventanilla y decir: «¿Ve eso? Pues es la tropopausa». Nunca falla.

A medida que vamos ascendiendo por la atmósfera, la temperatura se mantiene más o menos constante, pero después empieza a aumentar con la altura. Cuando llegamos a lo más alto de la estratosfera, a unos cincuenta kilómetros del suelo, la temperatura vuelve a los húmedos -15º. Pero la sensación en ese punto no sería muy agradable, porque la presión del aire en lo más alto de la estratosfera es de solo una milésima de atmósfera. En esta zona, el ozono y su efecto calentador desaparecen. Y la temperatura de la atmósfera vuelve a bajar a medida que subimos a la mesosfera.

La mesosfera nos protege de meteoros y meteoritos, que al entrar en esta parte de la atmósfera de la Tierra arden. Las presiones extremadamente bajas del aire en la mesosfera son suficientes para calentar y, en general, destruir los objetos que se precipitan hacia la superficie de la Tierra. A estos objetos ardientes de la mesosfera los llamamos a veces «estrellas fugaces», pero, como bien sabemos, no son realmente estrellas, sino simples meteoros que se vaporizan. La mesosfera se extiende hasta unos ochenta o noventa kilómetros sobre la superficie de la Tierra. En mi trabajo sobre la calidad del aire en las partes más bajas de la atmósfera, no me suelo encontrar con la mesosfera, por lo que pensé que tal vez debiera averiguar un poco más sobre ella. Resulta que la mesosfera es una parte muy misteriosa de la atmósfera; está demasiado alta para que la alcancen los aviones o los globos, y demasiado baja para poder investigarla con los satélites. La consecuencia es que sabemos menos de la mesosfera que de cualquier otra parte de la atmósfera. Los meteoros que arden en ella provocan en esa zona unos altos niveles de átomos de hierro. En las condiciones de mucho frío de los polos norte y sur, se forman cristales de hielo alrededor del polvo producido por los meteoros quemados. El resultado son unas nubes fantasmagóricas de color azul plateado en la mesosfera. Y parece que los científicos que se dedican a la geofísica mesosférica tienen una idea extravagante de su esotérico tema de estudio, y hablan sin recato de duendecillos y elfos sin atisbo de ironía alguna (valga, como ejemplo, el artículo de 2003 de la Universidad de Alaska: «Iniciación a la imaginería de elfos, halos y duendecillos con un tiempo de resolución de 1 ms»).⁷ Los duendecillos, elfos y otras manifestaciones son sucesos luminosos pasajeros relacionados con las tormentas de relámpagos que se producen en las partes inferiores de la atmósfera. Los duendecillos suben y bajan (una de sus variedades se llama «duendecillo zanahoria»), mientras que los elfos irradian hacia fuera en la mesosfera. Elfos (elves) no es un acrónimo muy preciso para «Emission of Light and Very Low Frequency Perturbations Due to Electromagnetic Pulse Source» («Emisión de Luz y Perturbaciones de Muy Baja Frecuencia Debidas a Fuentes de Pulso Electromagnético»). Me pregunto si los físicos que estudian la atmósfera no son más caprichosos a la hora de poner nombres de lo que cabría esperar.

Por encima de la mesosfera, la situación es muy extraña. Entramos ahora en la ionosfera, un espacio en que no hay gran cosa. Las temperaturas suben de nuevo por la absorción de la radiación ultravioleta del Sol, cargada de tanta energía que puede separar un electrón de una molécula de otro modo estable, formando un ion cargado eléctricamente. La energía liberada en forma de calor durante estos procesos evita enfriarse gracias a la disminución de la presión. En función de la actividad del Sol, la temperatura de la mesosfera puede alcanzar los 2.000º. Entre 90 y 130 kilómetros sobre el nivel del suelo, hay una capa de átomos de sodio, formada por la acción del calor atmosférico y friccional sobre los meteoros y el polvo entrantes (cada día entran en la atmósfera de la Tierra unas treinta toneladas de polvo). En la parte más alta de la ionosfera es donde se forman las auroras boreales y australes, debido a las interacciones entre las partículas cargadas que se liberan periódicamente del Sol (el llamado «viento solar») y los átomos de la atmósfera. Es un fenómeno extraño, y más aún lo es pensar que todos estos extraños fenómenos tienen lugar muy cerca de donde vivimos. Si alguien fuera capaz de construir una carretera vertical, podrías ir en coche de tu casa al extremo superior de la mesosfera en una hora. Para entonces, tendrías a tus pies el 99,998 % de toda la atmósfera. Y si fueras ascendiendo otras dos o tres horas hasta la ionosfera, a unos cuatrocientos kilómetros de la superficie de la Tierra, deberías tener cuidado de no darte con la cabeza en la Estación Espacial Internacional.