Coberta protectora
2005/06/01 Galarraga Aiestaran, Ana - Elhuyar Zientzia Iturria: Elhuyar aldizkaria
M
el tot emet radiació electromagnètica de totes les longituds d'ona, però no totes arriben a la superfície terrestre. La major part de la radiació d'alta energia s'obstrueix en les capes superiors de l'atmosfera. Allí, les molècules es divideixen i els àtoms perden alguns dels seus electrons, convertint-se així en ions. Així, per sobre dels 80 km, l'atmosfera té nombrosos ions i electrons lliures. Aquesta part de l'atmosfera es denomina ionosfera.
Per sota, a una altura de 20-25 km, es troba la capa d'ozó que impedeix que la radiació de longitud d'ona curta arribi a la superfície terrestre, els raigs ultraviolats. Els seus efectes són coneguts pels dermatòlegs, que provoquen càncer i cremades greus en la pell humana. Encara sort que gairebé tot es deté!
A pesar que la capa d'ozó és realment protectora i eficaç, no creguis que sigui una coberta gruixuda: si la superfície terrestre estigués sotmesa a pressió atmosfèrica, només tindria un gruix de tres mil·límetres. No obstant això, si desaparegués, el Sol, el nostre vividor, es convertiria en mortal.
L'ozó està format per tres àtoms d'oxigen que es formen gràcies a la radiació ultraviolada. De fet, en la part superior de l'atmosfera la llum ultraviolada divideix la molècula d'oxigen, quedant dos àtoms d'oxigen lliures. Quan un d'ells passa a l'estratosfera i s'uneix a una molècula d'oxigen, es forma la molècula d'ozó. A vegades, l'àtom d'oxigen s'uneix a una molècula de nitrogen formant òxid nitrós.
D'altra banda, quan la llum ultraviolada es troba amb l'ozó, divideix la molècula d'ozó formant una nova molècula d'oxigen i un àtom d'oxigen. L'ozó és, per tant, un cicle de formació i destrucció constants.
El forat necessita pegat
No obstant això, el cicle d'ozó es talla fàcilment per clor, fluor o brom atòmic. Aquests elements es troben en diversos compostos estables, principalment clorofluorocarbonos (CFC). Si els CFCs arriben fins a l'estratosfera, els raigs ultraviolats els divideixen i els àtoms queden lliures. Un únic àtom de clor és capaç de trencar 100.000 molècules d'ozó.
També cal tenir en compte els avions supersònics, que llancen òxid nitrós i aigua. En volar en la part inferior de l'estratosfera, són molt perjudicials per a la capa d'ozó.
En cas contrari, la concentració d'ozó varia molt amb la latitud, més gruixuda en l'equador i més fina en els pols. Els investigadors estimen que la concentració d'ozó en l'hemisferi nord està disminuint un 4% anual. Així mateix, aproximadament el 4,6% de la superfície terrestre manca de capa d'ozó, que són els forats de la capa d'ozó. Això significa que en aquests llocs no hi ha escut que protegeixi de la radiació ultraviolada.
Fa temps que els científics van alertar sobre el possible impacte de la pèrdua de la capa d'ozó. La disminució de la densitat de la capa d'ozó en un 1% sembla suposar un increment del 3% en la probabilitat de patir càncer de pell. Per a evitar el risc, els governs ja han començat a prendre mesures per a evitar la destrucció de la capa. Els primers van ser els suecs, que en 1978 van prohibir els aerosols que danyen la capa d'ozó.
Malgrat la posterior obertura de mesures internacionals, la preocupació no ha desaparegut: A l'agost de 2003, l'Associació Geofísica dels EUA va informar que la pèrdua d'ozó precís s'estava alentint, mentre que el forat sobre l'Antàrtida va ser el segon més gran de tots els temps. A més, ara han vist que la capa d'ozó sobre l'Àrtic ha estat més prima que mai en la primavera hivernal d'enguany.
Si bé és cert que la prohibició dels CFCs ha estat favorable, cal no oblidar que la capa d'ozó també està influenciada per altres substàncies utilitzades per l'home, com a metans, òxids nitrosos, partícules de sulfat, etc. Per tant, els investigadors continuaran atents al gruix de la capa per a evitar un aprimament excessiu.
Càlid
En qualsevol cas, la protecció enfront de les radiacions no és més que un benefici per a l'atmosfera. I és que, com diu Fernando Mijangos, del Departament de Química Física de la UPV, “l'atmosfera és la manta de la Terra, sense ella la temperatura mitjana del planeta seria de -18 °C”.
L'efecte d'hivernacle de l'atmosfera deu que la Terra tingui una temperatura mitjana de 15 °C i que els canvis de temperatura entre la nit i el dia no siguin excessius. Crida l'atenció que en l'atmosfera a penes hi hagi altres gasos, a més del nitrogen i l'oxigen, i no obstant això alguns d'aquests gasos que es troben a baixes concentracions són responsables de l'efecte d'hivernacle.
Des del punt de vista biològic, l'oxigen i el nitrogen són essencials: s'aprofiten de l'oxigen per a oxidar els nutrients, obtenint energia i el nitrogen és fonamental per a la producció d'aminoàcids. Però cap dels dos es fa responsable de la temperatura del planeta. Les molècules formades per dos àtoms no afecten a aquest efecte hivernacle, però sí a aquest efecte hivernacle les formades per tres o més àtoms.
De fet, el principal causant de l'efecte d'hivernacle és el diòxid de carboni, al qual es deu aproximadament el 60% del total. Li segueix el metà, amb aproximadament un 20%, seguit dels CFCs amb un 14%. Finalment, l'òxid nítric genera un 6%.
El diòxid de carboni i uns altres treballen com a cristalls d'hivernacles. Encara que part de l'energia procedent del sol s'absorbeix en les capes altes de l'atmosfera, la major part de la mateixa arriba a la superfície terrestre. La pròpia Terra absorbeix part de la radiació i la resta el reflecteix en forma d'infraroig. No obstant això, aquests gasos actuen com a miralls i retornen la calor cap a la superfície terrestre. Per tant, la temperatura del planeta augmenta.
De la tapa de cotó a la sintètica
No obstant això, en els últims temps la concentració d'aquests gasos en l'atmosfera està augmentant a causa de l'activitat humana. Al començament de la revolució industrial, la concentració de diòxid de carboni era de 280 ppm. No obstant això, en l'actualitat supera les 350 ppm. La major part de les emissions de diòxid de carboni a l'atmosfera es produeixen per la crema de combustibles fòssils i una altra part per la desforestació. Els CFCs continuen sent utilitzats en nombroses activitats industrials, el metà es genera en processos anaerobis i l'òxid nitrós en la combustió i en la degradació de fertilitzants.
En augmentar cadascun d'ells, a més, es reforcen altres processos i, finalment, l'impacte és exponencial. Per exemple, quan augmenta el diòxid de carboni en l'atmosfera, la temperatura augmenta, per la qual cosa l'aire pot prendre més aigua que abans. A més, s'evapora més aigua de la mar. I el propi vapor d'aigua també contribueix a aquest efecte hivernacle.
D'altra banda, cal tenir en compte que la mar absorbeix gran quantitat de diòxid de carboni, però un augment de la temperatura reduiria la dissolució de gasos, la qual cosa incrementaria l'acumulació de diòxid de carboni en l'atmosfera.
No obstant això, no és previsible què ocorrerà, ja que tots els processos estan interrelacionats. Per exemple, la unió de molècules de vapor d'aigua provocarà núvols que dificultaran l'energia del Sol, per la qual cosa és possible que els núvols ajudin a refredar una mica la Terra.
No obstant això, sens dubte, l'augment de l'efecte d'hivernacle influirà. I, segons molts investigadors, si la tendència no canvia, les conseqüències seran perjudicials. Mijangos utilitza de nou la comparativa de la manta per a advertir de les possibles conseqüències d'aquests canvis: “Les tapes fabricades amb nous materials escalfen més que les clàssiques de cotó, per la qual cosa al principi s'agafen a gust, però després ens adonem que aporten un munt de calor”.
Fins a quin punt ens preocupen els canvis que s'estan produint? Els experts no coincideixen en les conclusions ni en les previsions, però la immensa majoria estan preocupats i creuen que cal prendre mesures per a restaurar la situació abans que sigui massa tarda. Però no sols depèn dels experts.
Escut contra els meteors
A més de ser un filtre potent i una bona tapa, l'atmosfera és un escut dur. Mira la Lluna plena de forats i cràters! La Lluna no està protegida contra els materials que li arriben de l'espai. Perquè la Terra tindria aquest aspecte si no tingués el paraigua de l'atmosfera.
Cada dia centenars de tones de material entren a l'atmosfera. Gairebé totes són partícules petites, de pocs mil·ligrams. La seva entrada a l'atmosfera és extremadament ràpida, a una velocitat de 40 km/s o superior. A aquesta velocitat les partícules s'escalfen i emeten llum a mesura que es desfan. Es diuen estrelles fugaces.
No tots tenen la mateixa lluentor, com més gran és la lluentor. Els més grans es diuen bolidos o boles de foc i són espectaculars, no sols per la seva lluentor, sinó perquè permeten veure com es desfan. A vegades el so que emeten en explotar arriba a la superfície terrestre i es pot sentir una espècie de brunzit. La petjada del camí que recorre en el cel pot durar diversos minuts.
No obstant això, l'atmosfera no protegeix de totes les partícules. Les roques de diverses desenes de metres de diàmetre també es desfan en travessar l'atmosfera, però les més grans aconsegueixen arribar fins al sòl. Són meteors i depenent de la seva grandària poden causar danys apreciables en la zona de caiguda.
I és que la velocitat que porten els meteors no és menyspreable i alliberen una enorme energia. Explica'ns: Un objecte de 35 metres de diàmetre alliberaria aproximadament l'energia equivalent a la suma de 65 explosius com la bomba que va destruir Hiroshima, una bomba nuclear de diversos megatones.
Afortunadament, no cauen tots els dies. Es calcula que un objecte de 10 metres de diàmetre produeix una desena part d'energia d'un megatón que entra en l'atmosfera cada deu anys. Com s'explota en la pròpia atmosfera, no produeix danys. Els objectes d'un quilòmetre de diàmetre alliberen energia de cent mil megatios i toquen la Terra cada cent mil anys. Els de deu quilòmetres de diàmetre cauen cada cent milions d'anys i la seva influència és terrible.
Sembla ser que els dinosaures van desaparèixer fa 65 milions d'anys per culpa d'un meteorit d'aquestes característiques. Alguns poden discutir la influència del meteorit en la desaparició dels dinosaures, però no hi ha dubte d'on va caure: Creat en Chicxulube, Mèxic, el cràter té 180 quilòmetres de diàmetre i gairebé 50 quilòmetres de profunditat. Encara sort que els meteors amb capacitat de perforació atmosfèrica són tan estranys!
A dalt àngel, a baix dimoni
És curiós que allà dalt, en l'estratosfera, la mateixa molècula que beneficia tant sigui verinosa aquí, en la troposfera. Sí, l'ozó és un contaminant nociu en la part baixa de l'atmosfera que causa greus danys a la salut humana i a les plantes.
L'ozó no s'emet a l'atmosfera com uns altres contaminants, no hi ha fonts contaminants d'ozó. Encara que part de l'ozó present en la troposfera és produït per agents naturals, la major part procedeix de reaccions de substàncies químiques emeses com a conseqüència de l'activitat humana. Com aquestes reaccions són impulsades per la llum del sol, la concentració d'ozó és major a la primavera i estiu que en altres estacions de l'any.
En les grans ciutats no és estrany que les autoritats adverteixin al públic que la concentració d'ozó ha arribat a nivells perillosos. En aquests casos, recomanen estar dins i no realitzar exercici físic en l'exterior, adoptant mesures per a reduir el trànsit i les emissions de la indústria.
L'ozó causa problemes i irritació de l'aparell respiratori en l'home, entre altres. Però la seva influència en les plantes no és més dolça: danya les cèl·lules, esmorteeix la fotosíntesi i impedeix el creixement de la planta. La persistència de la contaminació per ozó provoca pèrdues en l'agricultura. Les plantes més sensibles són les herbàcies, després les frondoses i les més dures les coníferes.
