Lurrean ezagutzen dugun bizia egon dadin, ezinbestekoa da Lurrak atmosfera bat izatea. Atmosferak, alde batetik, Eguzkitik babesten gaitu, izpi ultramoreak xurgatuz, eta, bestetik, bizidunen oinarri da; animaliek eta gizakiok behar dugun oxigenoa, landareek behar duten karbono dioxidoa eta ur edangarria ematen dizkigu.

Eguzkitik jasotzen dugun beroari eutsi egiten dio atmosferak, eta, hari esker, tenperaturak ez ditu aldaketa handiak izaten. Han gertatzen dira bizidunetan hain eragin handia duten fenomeno meteorologikoak, eta, atmosferaren energia planeta osoan zehar homogeneoki banatzen ez denez, klima ezberdinak sortzen dira, eta, hortaz, bioma-aniztasun handia. Lurraren energiaren sarrera eta irteera erregulatzen ditu, eta han gertatzen da nagusiki bero-transferentzia. Ozeanoetatik atera eta lurrazalera iristen den uraren garraioan parte hartzen du, Eguzkitik jasotzen duen energiari esker.

Definizioa

Lurra eta eguzki-sistemako beste planetak inguratzen dituen gas-geruza da atmosfera. Lurraren kasuan, nahiz eta muga zehatzik ez izan, 10.000 km inguruko lodiera duela onartzen da, eta grabitate-indarrak erakarritako gas eta partikula esekiez (likidoak eta solidoak) osaturik dago. Gaur egun, funtsezko hiru gasez osatuta dago atmosfera: nitrogenoa, oxigenoa eta argona; horiek atmosferaren bolumenaren % 99,95 betetzen dute.

Lurraren atmosfera gure planeta bezain zaharra da (5.000 milioi urtekoa, gutxi gorabehera) eta urteekin aldatu egin da. Gertaera garrantzitsuenak duela 3.000 milioi urte hasi ziren, ozeanoetan bizia sortu zenean, eta geroago, duela 400 milioi urte, oihan eta baso handiak eratzen hasi zirenean; oxigenoa fotosintesiari esker lortu zen, eta eguzki-erradiazio ultramorea xurgatzeko behar adina ozono, itsasoetako bizidunei esker.

Atmosferaren konposizioa

Lurrazaletik hasita lehenengo 60-80 kilometroetan dago atmosferaren masaren % 99. Nitrogenoa da osagai nagusia, airearen bolumenaren % 78,1 betetzen baitu, eta ondoren oxigenoa dugu, % 20,9rekin; hirugarren konposatuak, argonak, % 0,9 baino ez du hartzen (ikus hurrengo irudia). Nitrogenoa eta argona gas geldoak dira, hau da, atmosferan mantentzen dira beste elementuekin erreakzionatu gabe; oxigenoa, aldiz, oso aktiboa da. Airearen gainerako osagaiak, aztarna-gas deiturikoak, oso kantitate txikietan daude; horien artean ditugu neona, helioa, kriptona eta xenona —gas nobleen artean— eta karbono dioxidoa, metanoa, hidrogenoa, oxido nitrosoa, karbono monoxidoa, ozonoa eta sufre dioxidoa (ikus taula). Gas-aztarnek, aerosolekin batera, eragin handia dute Lurraren energia-balantzean, eta, hortaz, baita planetaren berotzean eta klima-aldaketan ere.

Atmosferak ur-lurruna ere badu, baina gas horren kontzentrazioa oso aldakorra da, bereziki lurrazaletik gertu (% 0 eta % 4 artekoa).

Atmosferaren konposizioa

Oxigenoaren eta nitrogenoaren ehunekoa konstante mantentzen da atmosferaren lehenengo 80 kilometroetan; lurrazaletik gertu, gas horiek sortzearen eta desagertzearen artean oreka bat dago. Nitrogenoa, adibidez, prozesu biologikoen bidez desagertzen da atmosferatik, bereziki; eta itzuli, berriz, landare eta animalien deskonposizioari esker.

Airearen kutsadura

Osagai horiek atmosfera garbi edo puru batenak dira, baina atmosferan ezpurutasunak ere badira, berez sorturikoak batzuk (sumendien erupzioak, baso-suteak, bizidunen deskonposizioa eta abar) eta gizakiok eragindakoak besteak (trafikoa, industriaeta abar). Batzuk onuragarriak dira, baina beste asko aire-kutsatzaile bihurtzen dira.

Gaur egun, aire-kutsatzaile garrantzitsuenak hauek dira: sufre dioxidoa (SO2), nitrogeno-oxidoak —bereziki oxido nitrikoa (NO) eta nitrogeno dioxidoa (NO2)—, karbono monoxidoa (CO), karbono dioxidoa (CO2), ozonoa (O3), hidrokarburoak (HC) eta partikula esekiak (PST).

Atmosferaren konposizioa, lurrazaletik gertu

Uraren garrantzia

Atmosferan, ur-lurruna garrantzi handiko osagaia da. Alde batetik, hodeiak eta prezipitazioa sortu ahal izateko ur-tanta eta izotz-kristal txiki bihurtzen da. Bestetik, ur edo izotz bihurtzean, beroa askatu egiten du, bero sor deiturikoa, atmosferako energia-iturri garrantzitsua dena. Gainera, ur-lurrunak erradiazio ultramorea xurgatu egiten du, eta, beraz, Lurreko bero-energiaren orekari eusten laguntzen du.

Atmosferaren egitura

Atmosferaren egitura bertikala osatzeko, hainbat irizpideri jarrai dakioke, hala nola konposizio kimikoari, dentsitate elektronikoari edo tenperaturaren distribuzioari.

Homosfera eta heterosfera

Konposizio kimikoan oinarrituta, atmosfera bi geruzatan bana daiteke. Lehen ehun kilometroek homosfera osatzen dute. Turbulentziek eta konbekzioek sorturiko nahasteari esker, konposizio kimikoa, funtsean, konstantea da (zenbait gas-aztarna izan ezik).

Ehun kilometrotik gora dagoen geruza heterosfera da. Haren konposizio kimikoa aldakorra da. Izan ere, alde batetik, nahaste eraginkorra sortzeko prozesurik ez da gertatzen, eta, bestetik, presio- eta dentsitate-kondizioak ez dira egokiak, eta argia xurgatzeak CO2, O2 eta N2 elementuen disoziazioa errazten du.

Egitura termikoa

Gehien erabiltzen den sailkapena, meteorologian eta klimatologian bereziki, tenperaturaren aldaketan oinarritzen da. Atmosferan gora eginez gero, tarte batzuetan tenperatura igo eta beste batzuetan jaitsi egiten da, eta horren arabera sailkatzen dira atmosferaren geruzak.

Atmosferaren egitura termikoa

Troposfera

Lehenengo geruza honetan, tenperaturak behera egiten du altuerarekin, batez beste 6,5 °C/1.000 m, eta, jaisteari uzten dionean, egonkor mantentzen da kilometro batzuetan; aire-tarte horri tropopausa deritzo. Lurrazaleko airearen batez besteko tenperatura 15 °C da, eta tropopausarena –56 °C, gutxi gorabehera. Geruza horretan dago atmosferako masa guztiaren % 80, eta hor gertatzen dira ezagutzen ditugun fenomeno meteorologiko guztiak, gora eta behera doazen aire-korronte handiak direla medio.

Troposferaren altuera 6 eta 11 km artekoa da, latitudearen eta urte-sasoiaren arabera. Ekuatoretik gertu, airea gehiago berotzen denez, tropopausa gorago dago, eta poloetara hurbildu ahala, beherago. Oro har, udan gorago egoten da neguan baino, edozein latitudetan.

Estratosfera

Hogei bat kilometrora tenperatura igotzen hasten da, 50 bat km-ra iritsi arte; tarte horretan, airearen tenperatura –56 °C-tik –2 °C ingurura igotzen da.

Geruza honetan dago Lurreko bizirako hain garrantzitsua den ozono-geruza, ozonosfera deiturikoa. Kontzentrazio txikian bada ere, ozonoa dago, eta horrek eguzki-erradiazio ultramorea xurgatzen du; hala, bai ozonoa eta bai beste osagaiak ere azkarrago mugitu eta berotzen dira.

Mesosfera

Geruza honetan, tenperaturak behera egiten du altuerarekin, baina airearen presioa eta dentsitatea oso baxuak dira. Troposferan bezala, hemen ere goranzko eta beheranzko aire-korronteak daude. Lurrazaletik 85 bat km-ra du goiko muga; muga horretan, termometroak –90 °C markatzen du. Geruza honetatik behera dago atmosferako masa osoaren % 99,9. Estratosferaren eta mesosferaren artean estratopausa dago, tenperatura egonkor mantentzen den tartea, hain zuzen.

Termosfera

85 km-tik gora, hasieran tenperatura egonkor mantentzen da (mesopausa) eta, ondoren, igotzen hasten da. Geruza honetan, eguzki-erradiazio ultramorea xurgatu egiten da. Oxigeno-molekulek egiten dute lan hori batez ere. Eguzkiaren jarduerarekiko menpekotasuna handia denez, egunetik egunera tenperatura ezberdina izaten da (1.200 °C-tik gora irits daiteke). Geruza honetan sortzen dira aurorak, borealak eta australak.

Exosfera

Atmosferaren azken geruza hau zeharo fina da; han, molekulen arteko talka oso zaila da, eta, beraz, molekularik arinenak eta azkarren mugitzen direnak ezin ditu erakarri Lurraren grabitateak, eta espaziora egiten dute ihes. Lurrazaletik 500 bat km-ra hasten da, eta ez du goiko muga zehatzik; altuerarekin gero eta finagoa bilakatzen da, espazioan barrena galdu arte.

Ionosfera eta magnetosfera

Atmosferan gertatzen diren prozesu kimikoen arabera, beste bi geruza bereiz daitezke. Eguzki-erradiazioak ionizaturiko aire-geruzari ionosfera deitzen zaio; mesosferan hasi eta parterik handiena termosfera barnean kokatzen da. Irrati-uhinen hedapenean eragin handia du, eta auroren sorburua da. Geruza horren gainean magnetosfera dago; han, Lurraren eremu magnetikoak eguzki-haizearen parterik handiena desbideratu egiten du, eta, hala, Eguzkitik datozen energia handiko partikulen kontra ezkutu bat sortzen du.

Presioa eta dentsitatea

Gure atmosferako airea konta ezin ahala molekulaz, bilioika molekulaz, osatuta dago; horiek ikustea posible balitz, norabide guztietan mugitzen ikusiko genituzke, bueltaka, biraka, eta beren artean talka eginez.

Grabitatearen eraginez, itsas mailatik gertu, zentimetro kubiko batean 25 bilioi molekula daude gutxi gorabehera. Seiehun km-ra, ordea, toki bera 10 milioi molekulak soilik betetzen dute. Hau da, airearen dentsitatea txikitu egiten da altuerarekin; hasieran oso azkar, eta mantsoago gero (ikus hurrengo irudia). Itsas mailatik gertu, airearen dentsitatea 1,2 kg/m3 da, gutxi gorabehera.

Aire-molekulen masak indar bat eragiten du Lurrean eta gizakiongan; area bakoitzeko eragiten duen indarrari airearen presioa edo presio atmosferikoa deritzo. Atmosferan gora egin ahala gero eta molekula-kopuru txikiagoa topatzen dugunez, airearen presioa txikitu egiten da, hasieran azkar, mantsoago gero. Itsas mailan, airearen batez besteko presioa 1.013,4 mb da. Hortik gora, lehenengo kilometroetan, 100 metroko 10 mb egiten du behera presioak.

Airearen dentsitatearen eta presioaren profil bertikalak

Altuerarekin presioa jaisteak ondorio argi bat du: gora doan airea beti hoztu egiten da, zabaldu egiten delako, eta behera doan airea, aldiz, konprimitu egiten denez, berotu egiten da. Ur-lurrun gutxiago behar denez aire hotza asetzeko, gora doan aireak hodeiak sortzen laguntzen du.

Airearen presioa, dentsitatea eta tenperatura erlazionaturik daude, gasen legea deritzon formularen bidez (p ~ T * ρ). Horregatik, tenperatura berdina izanik, presioa handiagoa denean airea dentsoagoa da. Modu berean, presio atmosferiko jakin baterako, aire hotza beroa baino dentsoagoa da.

Lurrazalean airea berotzen edo hozten denean, presioa aldatu egiten da; horizontalki sorturiko presio-diferentzia horrek airea presio altuko gunetik presio baxuko gunera mugiaraztea eragiten du. Horixe da, hain zuzen ere, haizearen jatorria eta atmosferako aire-zirkulazioaren oinarria.

Erradiazio-balantzea

Eguzkiaren energiak atmosferaren eta ozeanoen zirkulazio orokorra kontrolatzen du. Hala, Lurraren kliman eragin handiena duen kanpoko faktorea eguzki-erradiazio erasotzaile totala da.

Eguzki-erradiazioaren parterik handiena erradiazio ultramore, ikusgai eta infragorri modura jasotzen dugu (% 99, gutxi gorabehera). Lurrera eta ozeanoetara atmosferaren goiko partera iristen denaren % 47 baino ez da ailegatzen; % 28 hodeiek, airean dagoen hautsak, lurrazalak berak eta ozeanoek islatzen dute (bakoitzak duen albedoaren arabera), eta atmosferatik kanpo bidaltzen dute. Ozono-geruzak % 3 xurgatzen du, ur-lurrunak eta aire-partikulek % 17 eta hodeiek % 5 xurgatzen dute. Landareak, fotosintesia egiteko, % 0,2rekin baino ez dira gelditzen.

Eguzki-erradiazioa xurgatzean, Lurra, alde batetik, berotu egiten da, eta, bestetik, erradiazio infragorria igortzen du, lur-erradiazio deiturikoa. Atmosferako gas batzuek, hala nola ur-lurrunak eta karbono dioxidoak, lur-erradiazioa xurgatu egiten dute, eta parte bat erradiatu egiten dute bueltan; hala, lurrazala gehiago berotzen da, eta atmosferako berotegi-efektua deritzona sortzen da (atmosferarik egongo ez balitz, lurrazaleko tenperatura –22 °C izango litzateke). Bestalde, hodeiek, erradiazio infragorriaren igorle eta xurgatzaile onak direnez, areagotu egiten dute efektu hori.

Lurrak irabazi eta galtzen duen eguzki-energia kantitatea berdintsua da; hala, lurrazalaren batez besteko tenperatura konstante mantentzen da urteetan zehar (aldiko aldaketa batzuekin). Ekuatorean, baina, energia gehiago xurgatzen da galtzen dena baino; kontrakoa gertatzen da poloetan. Orekari eutsi ahal izateko, atmosferaren eta ozeanoen zirkulazioek etengabe transferitzen dute beroa behe-latitudeetatik goi-latitudeetara.