Composición del aire

Los discípulos de Aristóteles consideraban al aire como uno de los cuatro elementos fundamentales, siendo los otros tres el fuego, la tierra y el agua. Con la palabra “fundamental” se referían a que no podía ser separado en componentes más simples: pasaron cerca de 2000 años desde Aristóteles para que la ciencia hallara evidencias fehacientes de que el aire seco es en efecto un conjunto de gases que no reaccionan químicamente entre sí. Igualmente hemos heredado la forma de referirnos al “aire” como si fuera un gas específico.

El aire está compuesto por gases en proporción más o menos variable. Rodea por completo a la Tierra y dentro de él se pueden encontrar además partículas líquidas y sólidas en suspensión. La constitución del aire es bastante estable hasta unos 80 km de altura y los gases nitrógeno y oxígeno constituyen casi el 99% del mismo (ver cuadro 1). Sin embargo, no se debe restar importancia a otros gases que se hallan en mucha menor medida, ya que a pesar de ello tienen un papel fundamental en algunos procesos atmosféricos, como el dióxido de carbono, que es muy eficiente al absorber la energía que irradia la superficie terrestre (calor).

Los gases que se pueden ver en la tabla 1 componen el que llamaremos aire “seco”, esto es, sin vapor de agua. El vapor de agua es uno de los gases cuyo porcentaje de participación más varía en un volumen de aire. En zonas cálidas y húmedas, como las selvas tropicales, el vapor de agua puede constituir hasta el 4% en volumen del aire presente, mientras que en zonas áridas y secas, como un desierto, este valor puede llegar a descender por debajo del 1%.

El vapor de agua tiene un papel fundamental en los procesos meteorológicos, ya que determina la formación de nubes y precipitación, y es a la vez muy importante en el equilibrio de energía del ambiente terrestre por su capacidad de absorber tanto energía radiante de la superficie como energía solar.

La altura a la cual la atmósfera desaparece y comienza el espacio exterior constituye un límite impreciso, pero podemos considerar que el espesor total de la atmósfera es de unos 400 km. Este valor, comparado con los 6400 km del radio de la Tierra, es realmente pequeño. Sin embargo esa delgada capa de gases es la que mantiene la vida planetaria.

La capa más cercana a la superficie recibe el nombre de TROPÓSFERA. Su nombre indica “que el aire se revuelve” y fue llamada así por los movimientos verticales que tienen lugar allí, donde se produce la mezcla de aire de distintos niveles. Esta capa se extiende desde la superficie terrestre hasta unos 12 km de altura en promedio (en los trópicos su altura llega a unos 16 km y cerca de los polos a 9 km). Allí la temperatura decrece al aumentar la altura, disminuyendo en unos 6,5°C cada 1000 metros de ascenso. Dentro de esta capa ocurren todos los fenómenos de tiempo que estamos acostumbrados a observar y en ella se desarrolla toda la vida del planeta. Esto se debe a que dentro de esta capa se concentra casi el 90% del aire atmosférico y, además, prácticamente todo el vapor de agua disponible, fundamental en los procesos meteorológicos.

CUADRO 1

Humedad atmosférica

La porción de la atmósfera que se halla en contacto con la superficie terrestre contiene generalmente una importante cantidad de vapor de agua. El contenido de vapor de agua en el aire es conocido como HUMEDAD ATMOSFÉRICA.

La disminución de la cantidad de vapor de agua en el aire a medida que se asciende se debe a dos factores: por un lado, las fuentes de humedad se hallan en la superficie, y por otro, al disminuir la temperatura con la altura, disminuye también su capacidad de contener vapor, como veremos más adelante.

Distintas medidas de humedad atmosférica

Humedad absoluta: es la masa de vapor de agua contenida en un volumen determinado de aire húmedo. Se expresa en gramos de vapor por centímetro cúbico de aire húmedo (g/cm³). Esta medida no se ve afectada por cambios en la presión o en la temperatura.

Humedad relativa: es el término más difundido y se refiere al porcentaje de vapor de agua contenido en el aire con respecto al necesario para saturarlo. Cuando el aire está saturado, la humedad relativa es del 100%. Si la humedad relativa es del 70% quiere decir que el aire tiene capacidad para incrementar su contenido de vapor en un 30% más.

La cantidad de vapor que puede ser contenida en un volumen dado de aire depende de la temperatura ambiente, ya que el aire caliente tiene una mayor capacidad de contener humedad que el aire frío. Por ejemplo, una porción de 1kg de aire a 5°C es capaz de contener 5gr de vapor de agua, mientras que si se halla a 25°C, podrá contener hasta 20gr (ver cuadro 2).

Temperatura de rocío 

Otro indicador de la cantidad de vapor contenida en el aire es la TEMPERATURA DE ROCÍO. La temperatura de rocío es la temperatura a la cual habría que enfriar el aire para que el vapor de agua contenido en él llegue a saturarlo. Por ser una temperatura, se expresa en grados (°C).

Cuanto mayor sea el contenido de vapor de agua del aire, menos habrá que enfriarlo para que llegue a saturarse. Por ejemplo, si se tiene 1kg de aire a 30°C, con un contenido de 20gr de vapor, el mismo no se hallará saturado; pero si lo a 25°C esos 20gr de vapor lo saturarán por completo. Si la diferencia entre la temperatura y la temperatura de rocío es pequeña, significa que el aire contiene mucha humedad.

CUADRO 2

Medición de la humedad

El psicrómetro es un instrumento compuesto por dos termómetros, uno común y otro llamado “de bulbo húmedo”, conectado a un recipiente con agua. El segundo registrará una temperatura inferior al primero. La diferencia entre ambas temperaturas equivale a una determinada humedad relativa o temperatura de rocío. El observador toma ambas medidas y busca en una tabla el valor de temperatura de rocío correspondiente.

El higrómetro es un instrumento menos exacto y de reacción más lenta que se basa en la expansión o acortamiento de un haz de cabellos o fibras sintéticas.

Para los radiosondeos (globos sonda) e instrumentos digitales se utilizan sensores electrónicos, con conductores eléctricos que varían sus propiedades dependiendo de la humedad del aire. 

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