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La atmósfera es la mezcla de gases que rodea a la geosfera (tierra) y a la hidrosfera (mares) hasta una altura de 1.000 Km aproximadamente.

En su origen, la atmósfera terrestre estaba formada únicamente por CO2, nitrógeno y vapor de agua. Hace 2.000 millones de años, la actividad fotosintética de los seres vivos fue introduciendo poco a poco oxígeno en ella, hasta que 1.000 millones de años después adquirió una configuración muy parecida a la actual.

CAPÍTULO 1LA ATMÓSFERA

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La Tierra es el más grande de los planetas terrestres y es el único en el que encontramos, de manera estable, el agua en sus tres estados: sólido, líquido y gaseoso. Esto y su temperatura media en torno a los 17 ºC a nivel del mar, hacen que tenga unas condiciones óptimas para la vida.

La existencia de la atmósfera terrestre, además, es fundamental pues:• Evita la fuga de calor hacia el espacio exterior.• Nos blinda del impacto de los meteoritos pues la fricción con el aire los

desintegra.• Nos protege de la radiación solar ya que sin ella estaríamos expuestos a

los elementos espaciales y a variaciones extremas de temperatura entre el día y la noche.

CARACTERÍSTICAS FÍSICAS• Movilidad: La atmósfera acompaña a la tierra en su movimiento de rota-

ción, desplazándose sus gases en 2 direcciones: - Horizontalmente: Por cambios de presión (anticiclones que despiden aire y borrascas que los absorben). Pero el aire no se desplaza en línea recta debido al efecto de coriolis (fuerza que hace que todo cuerpo que se mueve paralelamente al suelo se desvié, hacia la derecha de su trayectoria si se encuentra en el hemisferio norte, y hacia su izquierda si se encuentra en el hemisferio sur). Este efecto da lugar a la aparición de los vientos. - Verticalmente o de convección: Por cambios de temperatura (aire ca-liente en capas bajas y frío en capas superiores), actuando sobre la condensación del agua y provocando precipitaciones.

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La atmósfera

(Fuente: DKRZ/MPI-Hamburgo).

• Incolora, inodora e insípida: La at-mósfera por si sola es transparente sin olor ni sabor. Pero en función del ángulo de incidencia sobre ella de los rayos del sol, y del efecto de las partículas que lleva en suspen-sión, aparecen distintas tonalidades. Newton observó que si dejaba pasar un haz de luz blanca por un prisma, por efecto de la refracción, ésta se desdoblaba en los colores básicos: rojo, naranja, amarillo, verde, azul y violeta.

Los rayos azules y violetas son desviados en su camino a la tie-rra, realizando movimientos de zig-zag en el aire y dando la tonalidad azul al cielo. En realidad, la tonali-dad sería azul-violácea, pero el ojo humano es más sensible a los tonos azules que a los violetas, por lo que no percibimos este último en el color del cielo. Esta tonalidad azul se puede medir con un cianómetro.

Si en el aire hay una cantidad elevada de polvo atmosférico, por el grado de inclinación del sol en el ocaso, el cielo toma colores rojo-anaranjados.

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Los movimientos de la atmósfera influyen mucho, disminuyendo a veces la transparencia del aire, y haciendo que capas de aire de densi-dades y humedad diferentes se mezclen o coloquen alternativamente en diferentes direcciones, originando superficies de reflexión que evitan en gran medida la visión de los objetos coloreados cuando se interponen entre éstos y el observador.

Así vemos que, sin que el aire se encuentre cargado de humedad en el interior de los continentes, a veces hay una transparencia muy es-casa. Pero esta transparencia de la atmósfera no es igual para todos los rayos. Deja pasar con preferencia los amarillos cuando está seca y los rojos cuando está húmeda, a causa de las propiedades ópticas del vapor de agua.

• Compresibilidad y elasticidad: Debido a cambios de temperatura y pre-sión, el aire se comprime ocupando un menor volumen y mayor densi-dad, o se expande ocupando un mayor volumen y menor densidad.

El aire, como cualquier otro elemento de la Naturaleza pesa, aun-que nosotros no lo notemos. El peso que ejerce el aire sobre la superficie de la Tierra es lo que conocemos como presión atmosférica, o baromé-trica. A nivel del mar es de 760 mmHg (1 atmosfera). Cuanto más as-cendemos hay menos presión sobre nosotros. A menor presión, menor densidad y por tanto menos oxígeno disponible.

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La atmósfera

Como consecuencia de esta compresibilidad de los gases y de la atracción gravitatoria terrestre, la mayor parte de la masa de la atmósfera se encuentra comprimida cerca de la superficie del planeta, de tal manera que en los primeros 15 Km se encuentra el 95% del total de su masa. Sin embargo, las proporciones de los diferentes gases, se mantienen casi inalterables hasta los 80-100 Km. de altitud (homosfera). A medida que ascendemos la gravedad disminuye, con ella la compresión de los gases, su concentración y su presión atmosférica (heterosfera).

Desde los 760 mmHg de presión que hay a nivel del mar, a 6.000 m de altura, unos 20.000 fts, la presión atmosférica ya es menos de la mi-tad. Si tenemos en cuenta que la mayoría de los vuelos comerciales ope-ran a una altura media de 30.000-40.000 fts, la presurización de cabina se hace imprescindible.

Altitud Presión barométrica

Presión parcial O2

Temperatura

0 m. Nivel mar 760 mmHg 159,9 mmHg Variable1000 m s.n.m. 674 mmHg 141,2 mmHg 15 ºC3000 m s.n.m. 596 mmHg 124,9 mmHg 10,9 ºC4000 m s.n.m. 462 mmHg 96,9 mmHg 4,1 ºC6000 m s.n.m. 347 mmHg 72,6 mmHg –24,7 ºC8000 m s.n.m. 250 mmHg 49,2 mmHg –40 ºC

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• Diatermancia: Es la capacidad de dejar que pasen los rayos del sol sin calentarse por ello. La temperatura terrestre proviene del calor del sol reflejado sobre la tierra.

• Conductora de sonido: Las ondas sonoras se transmiten en la atmósfera a una velocidad de 340 m/s.

CARACTERÍSTICAS QUÍMICASSu composición química aproximada es la siguiente:

• Componentes fundamentales: Nitrógeno (78,1%) y oxígeno (20,9%).

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La atmósfera

• Componentes secundarios: Hidrógeno (0,000055%), gases nobles [ar-gón (0,9%), neón (0,0018%), helio (0,0005%), xenón (0,0000009%), kriptón (0,000114%)] y dióxido de carbono (0,04%).

• Contaminantes: Ozono (de 0% a 0,0000007%), dióxido de nitrógeno (0,0000002%) y monóxido de carbono (0,000001%).

• Componentes universales: Agua (en sus tres estados) y polvo atmosféri-co (humo, sal, arena fina, cenizas, esporas, polen…). Las proporciones de vapor de agua varían según el punto geográfico de la tierra.

CAPAS DE LA ATMÓSFERA• Troposfera: Con una longitud de 7/8 km de altura en los polos y 16/17

km en los trópicos, es donde se encuentran las nubes y casi todo el vapor de agua. En ella se generan todos los fenómenos atmosféricos que ori-ginan el clima y su aire se calienta como consecuencia del calor emitido por la superficie terrestre. A medida que ascendemos en altura la tem-peratura va bajando hasta los –70 ºC aproximadamente. Termina en la Tropopausa.

• Estratosfera: Va desde la Tropopausa hasta los 50 Km. de altura. Por ser en la que se genera la mayor cantidad de ozono, también se conoce como Ozonosfera, y actúa de pantalla protectora frente a los nocivos ra-yos ultravioletas del sol. En ella solamente hay vientos horizontales (no verticales) y no hay nubes. Su temperatura, por efecto de la absorción de los rayos ultravioletas, es de unos 10 ºC, y disminuye hasta los 0 ºC en su final, la Estratopausa.

• Mesosfera: Aquí la temperatura baja desde los 0 ºC de la estratopausa hasta los –140 ºC de la mesopausa. Llega hasta los 80 Km de altitud y probablemente aquí, por el rozamiento de los meteoritos con sus molé-culas, se formen las estrellas fugaces.

• Termosfera: También conocida como Ionosfera porque gran parte de las moléculas presentes están ionizadas por la absorción de las radiaciones solares de alta energía (rayos gamma, rayos X y parte de la radiación ul-travioleta), provocando que el nitrógeno y el oxígeno pierdan electrones quedando ionizados con carga +, y originando estos electrones desprendi-dos campos eléctricos por toda la capa. Además, esta absorción de rayos hace que se eleve su temperatura hasta más de 1.000 ºC. La interacción de las partículas subatómicas procedentes del Sol con los átomos ioniza-dos da lugar a fenómenos luminosos llamados auroras polares (aurora

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boreal en polo norte y aurora austral en polo sur) que suceden cerca de los polos magnéticos. En esta capa es donde rebotan las ondas de radio y televisión usadas en las telecomunicaciones. Finaliza en la Termopausa.

• Exosfera: Se extiende entre los 600 y los 800 Km y su densidad de gases es bajísima, diluyéndose en el vacío del espacio exterior. Esta caracterís-tica hace que sea imposible la medición de la temperatura y que el cielo se oscurezca, al no haber materia que absorba la luz del sol.

• Espacio exterior: También conocido como Espacio vacío o simplemente espacio. Es la región del Universo que se encuentra fuera de las atmos-feras de los cuerpos celestes.

LEYES FÍSICAS DE LOS GASES• Ley de Dalton: Explica que la presión total de una mezcla de gases es la

suma de las presiones que ejercerían cada uno de los gases componentes ocupando a ellos solos el volumen total. La hipoxia por la altura es oca-sionada por la disminución de la presión parcial del oxígeno y no por una disminución en el porcentaje de oxígeno en la atmósfera.

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La atmósfera

• Ley de Boyle-Mariot: Cuando la temperatura se mantiene constante el volumen de un gas varía inversamente con la presión y se producen los barotraumas que luego explicaremos.

• Ley de Henry: La cantidad de gas disuelta en un líquido a una determi-nada temperatura es directamente proporcional a la presión parcial que ejerce ese gas sobre el líquido. Esto origina la enfermedad descompresi-va que veremos más adelante.

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RADIACIONES

El átomo es la porción más pequeña en la que un elemento puede ser divi-dido sin perder sus propiedades, y formado por la combinación de 3 partículas subatómicas: los electrones, ligeros y con carga negativa, los protones, pesados y con carga positiva, y los neutrones, pesados y sin carga eléctrica.

Neutrones y protones forman el núcleo atómico, mientras que los elec-trones orbitan a su alrededor. La carga total de cada uno de los elementos siem-pre es neutra al tener el mismo número de protones que de electrones, dándole estabilidad. Los isótopos de un elemento son los que tienen su mismo número de protones y electrones pero diferente número de neutrones, lo que le otorga carac-terísticas similares pero no idénticas. Por ejemplo, el Uranio tiene 92 protones (y 92 electrones) y 146 neutrones. Su masa atómica es 92 + 146 = 238. Además tiene 2 isótopos: el Uranio 234 (con 142 neutrones) y el Uranio 235 (con 143 neutrones). U-238; U-234; U-235.

Cuando el número de neutrones del núcleo es escaso o excesivo, el ele-mento de vuelve inestables, conociéndose como radioactivo, tendiendo a libe-rar partículas y energía. Cuantas más partículas libere más radioactivo es. La radioactividad fue descubierta por Henri Becquerel en 1896.

La radiación, sin embargo, es la emisión, propagación y transferencia de energía en cualquier medio en forma de ondas electromagnéticas o partículas. Una onda electromagnética es una forma de transportar energía.

Las ondas o radiaciones electromagnéticas se pueden clasificar en:• No ionizantes: Sin energía suficiente para alterar la carga eléctrica del

átomo rompiendo sus enlaces. Son partículas del tipo microondas, ondas de radio y TV, campos electromagnéticos o rayos UVA.

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La atmósfera

• Ionizantes: Con suficiente energía como para alterar la carga eléctrica de un átomo rompiendo sus enlaces. Son partículas del tipo: Alfa, beta, gamma y rayos X.

Las personas están expuestas continuamente a radiaciones ioni-zantes. De estas radiaciones, unas proceden de la propia naturaleza, sin que el hombre haya intervenido en su producción y otras están originadas por acciones ocasionadas por el hombre.

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Las radiaciones cósmicas son radiaciones ionizantes de partículas subatómicas procedentes del espacio exterior con una elevada energía debido a que su velocidad esta cercana a la de la luz.

Las radiaciones cósmicas son un 95% protones y un 3,5% partícu-las alfa, y llegan a la tierra en poca cantidad debido a la Ionosfera. Esta capa es más ancha en el ecuador y va disminuyendo hacia los polos

Las radiaciones iónicas que recibe cualquier persona son de 2 ti-pos: - No ocupacionales. Se reciben simplemente por vivir en nuestro planeta y proceden de 3 sitios: la tierra, el cosmos y la intervención humana (rayos X, rayos gamma, reactores nucleares…).

- Ocupacionales. Los reciben las personas expuestas a ellas en su puesto de trabajo (radiólogos, técnicos, tripulantes...).

Las tripulaciones que vuele en la franja entre las latitudes 50º N (Canadá y Atlántico Norte) y 90º N (Polo Norte Magnético) y a altu-ras entre 20.000 y 45.000 pies, recibirán más cantidad de radiación. En concreto, entre 2,5 y 5 veces más que si el vuelo se realizara por zonas ecuatoriales.

Esta radiación recibida se estima en la misma que se recibiría rea-lizándose una radiografía de tórax, por trayecto. Al finalizar un año, hay tripulantes que podrían haber recibido el equivalente a 170 radiografías.

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La atmósfera

Para evitar ser contaminados se realizan mediciones de las ra-diaciones recibidas de manera periódica. Esta se mide en milisieverts (mSv), y la cantidad máxima permitida es de 20 mSv/año.

En la siguiente tabla podemos ver las radiación en mSv/año que recibimos según la altura a la que vivamos, tanto procedente del cosmos, de la tierra o la generada por el hombre.

Esto varía según la latitud y la zona (rural/urbana), pero puede servirnos de orientación.

También vemos los mSv a los que nos exponemos en algunas pruebas diagnosticas habituales.

ALTURADOSIS

mSv/año

Nivel del mar 0,20-0,405.000 ft. 0,40-0,6010.000 ft. 0,80-1,2040.000 ft. 28

> 110.000 ft. 70-150

Espacio 180-250

OCUPACI NÓ

Radiación terrestre 0,5

Radiación añadida 0,22

ACTIVIDAD

Pilotos 1,8Tripulante de Cabina 1,5

Pasajero (180 min. Vuelo/33.000 ft.) 0,0076/vueloTécnicos de Rx Industrial 1,7

Mineros de Uranio 1,8Rx tórax 0,08 mSv

Rx dental (ortopantografia) 0,10 mSv