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Se llama dinámica de la atmósfera o dinámica atmosférica a una parte de la Termodinámica que estudia las leyes físicas y los flujos de energía involucrados en los procesos atmosféricos. Estos procesos presentan una gran complejidad por la enorme gama de interacciones posible tanto en el mismo seno de la atmósfera como con las otras partes (sólida y líquida) de nuestro planeta.
El ciclo hidrológico o ciclo del agua en la naturaleza viene a servir de síntesis de la dinámica atmosférica
Este esquema simple de carbono en la naturaleza está situado en el sur de la tierra y muestra el movimiento de carbono entre tierra, atmósfera y océanos en miles de millones de toneladas por año. Las flechas indican los valores del flujo del carbono en la naturaleza.
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La atmósfera es la capa gaseosa que rodea a la Tierra envolviendo tanto a la parte sólida (litosfera) como líquida (hidrosfera) de nuestro planeta en razón a su menor densidad. Está compuesta por una mezcla de gases que forma el aire, cuyos principales componentes son el nitrógeno (78 %), el oxígeno (21 %) y otros gases que, en conjunto, sólo constituyen el 1 % restante. Estos gases más escasos tienen una gran importancia para la vida, en especial el vapor de agua (que entra a formar parte importante del ciclo hidrológico) y el CO2 (dióxido de carbono) que apenas llega a formar el 0,03 % del volumen total de la atmósfera, aunque constituye la "materia prima" con la que están formados todos los seres vivos.1
La atmósfera está dividida en varias capas concéntricas que son, a partir de la superficie terrestre hacia arriba, la troposfera, la estratosfera, la mesosfera, la termosfera o ionosfera y la exosfera. Se denomina tropopausa a la discontinuidad existente entre la troposfera y la estratosfera, una franja caracterizada por un cambio bastante brusco en lo que a características físicas se refiere. La tropopausa alcanza una mayor altura de la zona ecuatorial (casi 20 km) y una mínima en las zonas polares (5-8 km) y esta diferencia se debe al abultamiento ecuatorial de la atmósfera producido por la fuerza centrífuga del movimiento de rotación terrestre, el cual tiene como contrapartida un achatamiento polar por la misma razón, es decir, por la menor fuerza centrífuga (y la mayor fuerza centrípeta por su menor distancia al centro de la Tierra) existente en las zonas polares. Como corolario obvio, la altura de la troposfera disminuye desde el ecuador hasta los polos, es decir, a mayor latitud, menor espesor y viceversa.
Casi la totalidad del aire (un 97 %) se encuentra a menos de 30 km de altura, encontrándose más del 75 % en la troposfera. El aire forma en la troposfera una mezcla de gases bastante homogénea a una temperatura y presión determinadas, hasta el punto de que su comportamiento es el equivalente al que tendría si estuviera compuesto por un solo gas (2).
Siendo el aire una mezcla compresible de gases, la mayor parte del mismo se encuentra a pocos kilómetros de altura, formando lo que se llama la capa geográfica de la atmósfera (unos 3 km aproximadamente), donde se producen gran parte de los fenómenos atmosféricos de relevancia para los seres humanos. Más arriba de esta capa geográfica, aún encontrándonos en la troposfera, la proporción de gases se vuelve muy tenue, por lo que llega a hacerse irrespirable. La densidad del aire es una de las limitaciones más serias de la adaptabilidad del hombre en la superficie terrestre: así, el hábitat permanente del hombre localizado a mayor altura viene a estar en los Andes peruanos, a unos 5000 msnm, como señala Eugene Schreider3 y ello es consistente con lo que se ha señalado con respecto al espesor de la atmósfera según la latitud ya que a esa altura de 5 km sería impensable la vida en las zonas templadas y, más aún, en las polares. En otras palabras, como el espesor de la atmósfera es mucho mayor en la zona intertropical, resulta habitable a mayor altura que en las zonas templadas y polares. Sin embargo, hay que aclarar que esa población que habita en los Andes peruanos, bolivianos, ecuatorianos y colombianos a alturas considerables ha tenido que sufrir a lo largo de siglos y hasta miles de años, una adaptación al medio sumamente dura, hasta el punto de que su anatomía ha venido sufriendo profundos cambios morfológicos: las personas a esta altura tienen que tener unos pulmones mucho más grandes (para facilitar la respiración), un corazón con mayor capacidad (para aumentar su eficiencia en cuanto al bombeo de sangre) y otras modificaciones orgánicas, mientras que las que siempre han vivido a mucha menor altura pueden sufrir ciertas enfermedades (soroche o mal de montaña) cuando ascienden a esa altura ya que sus organismos no presentan dichos cambios evolutivos. Esta es la razón por la que los ciclistas colombianos, adaptados a las altitudes tan duras de los Andes han destacado en el Tour de Francia, precisamente, en las etapas de montaña.
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