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Aire: Qué es, composición y propiedades


¿Qué es el aire?

Es la mezcla de gases que constituye la atmósfera terrestre y que permanece alrededor del planeta Tierra por acción de la fuerza de gravedad. El aire es esencial para la vida en el planeta y transparente a simple vista.

Normalmente el aire en la atmósfera contiene cierta cantidad de vapor de agua y se conoce como aire atmosférico. En contraste, en ausencia total de humedad, se denomina aire seco.

Composición del aire

En proporciones ligeramente variables el aire está compuesto fundamentalmente por nitrógeno (78%), oxígeno (21%) y argón (0,9%). El resto de los componentes, entre los que se encuentran los gases de efecto invernadero, son el vapor de agua (entre 0 y 4% del restante en la troposfera), dióxido de carbono, metano, ozono, hidrógeno y otros gases nobles, entre otros.

En proporciones muy pequeñas pueden existir sustancias de otro tipo como polen, polvo o cenizas volcánicas. También se pueden detectar gases contaminantes vertidos a la atmósfera por acción humana como cloro, flúor, mercurio y compuestos de azufre.

El contenido en vapor de agua suele ser mayor en el aire de regiones costeras que en zonas interiores. De igual forma, la humedad tiende a ser mayor en las capas inferiores de la atmósfera, y el contenido de agua es muy bajo en la alta atmósfera.

Las proporciones globales que se han indicado se pueden considerar exactas a unos 25 kilómetros de altura. No obstante, éstas pueden cambiar en función de la altura.

Funciones del aire

La mezcla de gases que componen el aire es de suma importancia para la vida en la Tierra, ya que cumple una serie de funciones indispensables para el planeta:

  • Protege de los rayos solares al actuar de filtro natural de la radiación más nociva. También protege de otros elementos foráneos como los meteoritos.
  • Contiene elementos indispensables como el oxígeno para la respiración. Además, gracias al aire algunos animales como las aves pueden volar.
  • Permite que se produzca el ciclo hidrológico, pues contiene vapor de agua que al condensarse permite que se formen las nubes y se produzcan precipitaciones.
  • El aire transporta el sonido hasta nuestros oídos.
  • Gracias al aire es posible quemar materiales. El oxígeno presente hace que un objeto pueda arder.

Propiedades del aire

El aire varía de acuerdo con su ubicación en las distintas capas de la atmósfera: troposfera, estratosfera, mesosfera, termosfera y exosfera. A mayor altitud, menor presión y menor peso tendrá el aire atmosférico, ya que los elementos más pesados que puede contener son atraídos con mayor fuerza por la gravedad de la Tierra.

Las 2 capas inferiores (troposfera y estratosfera) son las de mayor interés. El aire de la troposfera es el que interviene en la respiración. En ella se encuentran las nubes y casi todo el vapor de agua, de forma que en esta capa se generan todos los fenómenos meteorológicos que conforman el clima. La altura de esta capa superficial oscila entre unos 7 kilómetros en los polos y 16 kilómetros en el ecuador y varía según la época del año.

Más arriba, aproximadamente entre unos 25-50 kilómetros de altura, en la estratosfera, se encuentra la capa de ozono, la cual protege al planeta de la radiación ultravioleta (UV).

El aire es transparente, incoloro, inodoro e insípido, excepto cuando está contaminado con alguna sustancia particular. Además, es un buen conductor del calor.

Otras propiedades físicas del aire son:

  • Sensibilidad a la temperatura: se expande y asciende con el calor, mientras que se contrae y desciende al enfriarse.
  • Tiene baja densidad, por lo que es fácilmente penetrable.
  • Ejerce presión sobre los objetos. La presión ejercida sobre la superficie terrestre es la presión atmosférica.
  • Modifica sus propiedades con la altura: generalmente, a mayor altura, menor densidad, temperatura y presión atmosférica. Esto puede cambiar en situaciones anticiclónicas con inversión térmica (más calor en capas superiores que en las inferiores).

A grandes rasgos, los vientos se deben a los fenómenos de expansión y movimiento del aire en la atmósfera. Una masa de aire se desplaza por acción del viento compensando las diferencias de presión atmosférica entre regiones.

En última instancia, la humedad del aire y el viento influyen en la temperatura que percibimos. De ahí la discrepancia que se da muchas veces entre la temperatura real y la sensación térmica.

Desastres naturales asociados al aire

Una serie de condiciones específicas del aire en la atmósfera puede desencadenar algunos de los desastres naturales más destructivos que existen en nuestro planeta, como son los huracanes y los tornados.

Los huracanes tienen su origen en las masas de aire cálido y húmedo del trópico. Se forman sobre el océano y consisten en una zona de baja presión y muy inestable que posee un núcleo cálido. Asocian vientos intensos en grandes áreas a su alrededor.

Los tornados consisten en columnas de aire que giran sobre su eje a altísimas velocidades. Los más intensos son visibles como una nube que se desprende de la base de un cumulonimbo y entra en contacto con la superficie terrestre. Sus vientos pueden llegar a ser los más fuertes sobre la Tierra, y concentran mucha energía en muy poco tiempo. Si se dan sobre el mar son mangas marinas, y también pueden darse en tierra sin asociarse a una tormenta. Otro fenómeno similar son las tolvaneras, que son remolinos de polvo en días soleados y estables.

Contaminación del aire

Cuando la composición del aire se ve alterada respecto a sus condiciones normales puede perder muchas de sus cualidades intrínsecas e incluso llegar a esparcir sustancias nocivas para la vida. Se habla entonces de contaminación del aire.

Esto ocurre cuando existen partículas sólidas o líquidas suspendidas en él o cuando distintos gases que se encuentran naturalmente en su composición superan ciertos valores umbrales, considerándose entonces contaminantes; incluso puede darse una mezcla de ambas situaciones.

Por tanto, la contaminación puede ser de origen natural (provocada por sucesos naturales como las erupciones volcánicas) o de origen artificial (emitida por actividades humanas, como el transporte o la industria).

Peligros de la contaminación del aire

La contaminación atmosférica puede originar una serie de peligros tanto a nivel local como a nivel global.

Por un lado, la contaminación emitida desde las grandes urbes (principalmente del tráfico rodado, calefacciones e industrias) afecta gravemente a la calidad del aire que respiramos en estas zonas, con altos niveles de monóxido de carbono (CO), óxidos de nitrógeno (NOx) y ozono troposférico, el cual origina el smog fotoquímico, característico de ciudades muy contaminadas.

Por otro lado, las emisiones de gases de efecto invernadero (GEI), afectan al planeta en su conjunto, ya que provocan un aumento de la temperatura global al impedir que parte de la radiación emitida desde la superficie terrestre escape el exterior. Estos gases son principalmente el dióxido de carbono (CO2), el vapor de agua (H2O), el óxido nitroso (N2O), el metano (CH4) y el ozono troposférico (O3).

Por último, un fenómeno intermedio entre ambos ejemplos es la lluvia ácida. Este fenómeno se produce al precipitar con un pH más ácido de lo normal por la presencia de ácido sulfúrico y ácido nítrico disuelto en las gotas. La región desde donde se emiten los contaminantes precursores de estas sustancias (SO2 y NOx) no tienen por qué coincidir con las zonas que sufren la lluvia ácida. Esto es debido al transporte atmosférico de las sustancias.

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