La vida en la Tierra nada en el fondo de un océano de aire. Los visitantes de otras partes del sistema solar no encontrarían atractiva la atmósfera de la Tierra. Incluso las primeras formas de vida de la Tierra encontrarían tóxica la masa de aire actual de la Tierra. Sin embargo, los habitantes de la Tierra prosperan en esta mezcla única de nitrógeno y oxígeno que los humanos llaman aire.
Existencia de aire
La existencia de aire en la Tierra, al igual que las atmósferas de otros planetas, comenzó incluso antes de que se formara el planeta. La atmósfera actual de la Tierra se desarrolló a través de una secuencia de eventos que comenzaron con el sistema solar coalescente.
Primera atmósfera de la Tierra
La primera atmósfera de la Tierra, como el polvo y las rocas que formaban la Tierra primitiva, se unieron cuando se formó el sistema solar. Esa primera atmósfera era una fina capa de hidrógeno y helio que se alejó del caos de rocas calientes que eventualmente se convertirían en la Tierra. Esta atmósfera temporal de hidrógeno y helio provino de los restos de la bola gaseosa que se convirtió en el sol.
Segunda atmósfera de la Tierra
La masa de roca caliente que se convirtió en la Tierra tardó mucho en enfriarse. Los volcanes burbujearon y liberaron gases del interior de la Tierra durante millones de años. Los gases dominantes liberados consistieron en dióxido de carbono, vapor de agua, sulfuro de hidrógeno y amoníaco. Con el tiempo, estos gases se acumularon para formar la segunda atmósfera de la Tierra. Despues de 500 millones de años, la Tierra se enfrió lo suficiente como para que el agua comenzara a acumularse, enfriando aún más la Tierra y eventualmente formando el primer océano de la Tierra.
Tercera (y actual) atmósfera de la Tierra
Los primeros fósiles reconocibles de la Tierra, las bacterias microscópicas, datan de aproximadamente 3.800 millones de años. Hace 2.700 millones de años, las cianobacterias poblaban los océanos del mundo. Cianobacterias oxígeno liberado a la atmósfera a través del proceso de fotosíntesis. A medida que aumentaba el oxígeno en la atmósfera, disminuía el dióxido de carbono, consumido por las cianobacterias fotosintéticas.
Al mismo tiempo, la luz solar hizo que el amoníaco atmosférico se descompusiera en nitrógeno e hidrógeno. La mayor parte del hidrógeno más ligero que el aire flotó hacia arriba y finalmente escapó al espacio. Sin embargo, el nitrógeno se acumuló gradualmente en la atmósfera.
Hace unos 2.400 millones de años, el aumento de nitrógeno y oxígeno en la atmósfera llevó a un cambio de la atmósfera reductora temprana a la moderna. atmósfera oxidante. La atmósfera actual de 78 por ciento de nitrógeno, 21 por ciento de oxígeno, 0,9 por ciento de argón, 0,03 por ciento de dióxido de carbono y pequeñas Las cantidades de otros gases se mantienen relativamente estables debido a la fotosíntesis de plantas y bacterias equilibradas por animales. respiración.
Viviendo en un océano de aire
La mayor parte del clima y la vida de la Tierra ocurren en la troposfera, la capa atmosférica más cercana a la superficie de la Tierra. Al nivel del mar, la fuerza de la presión del aire es igual a 14,70 libras por pulgada cuadrada (psi). Esta fuerza proviene de la masa de toda la columna de aire por encima de cada pulgada cuadrada de superficie. Entonces, ¿de dónde viene el aire en un automóvil? Dado que los automóviles no son contenedores herméticos, la fuerza del aire sobre y alrededor del automóvil empuja el aire hacia el interior del automóvil.
Pero, ¿de dónde viene el aire en un avión? Los aviones son más herméticos que los automóviles, pero no completamente herméticos. La fuerza del aire por encima y alrededor del avión lo llena de aire. Desafortunadamente, los aviones modernos navegan a 30.000 pies o más, donde el el aire es demasiado delgado para que los humanos respiren.
Aumentar la presión del aire de la cabina a una presión que se pueda sobrevivir requiere redireccionar parte del aire de los motores del avión. El aire comprimido y calentado por los motores se mueve a través de una serie de enfriadores, ventiladores y colectores antes de agregarse al aire en la cabina del avión. Los sensores de presión abren y cierran una válvula de salida para mantener una presión de aire en la cabina entre 5,000 y 8,000 pies sobre el nivel del mar.
Mantener una mayor presión de aire en elevaciones más altas requiere aumentar la resistencia estructural del armazón del avión. Cuanto mayor sea la diferencia entre la presión del aire interior y la presión del aire exterior, más fuerte será la carcasa exterior requerida. Si bien la presión al nivel del mar es posible, la presión equivalente a 7,000 pies sobre el nivel del mar, aproximadamente 11 psi, se utiliza a menudo en cabinas de aviones. Esta presión es cómoda para la mayoría de las personas al tiempo que reduce la masa del avión.
Aire, (casi) en todas partes
Entonces, ¿de dónde viene el aire en el agua hirviendo? La respuesta, en pocas palabras, es aire disuelto. La cantidad de aire disuelto en agua depende de la temperatura y la presión. A medida que aumenta la temperatura, disminuye la cantidad de aire que se puede disolver en agua. Cuando el agua alcanza la temperatura de ebullición, 212 ° F (100 ° C), el aire disuelto sale de la solución. Dado que el aire es menos denso que el agua, las burbujas de aire suben a la superficie.
Por el contrario, la cantidad de aire que se puede disolver en agua aumenta a medida que aumenta la presión. El punto de ebullición del agua disminuye con la elevación porque la presión del aire disminuye. Usar una tapa aumenta la presión sobre la superficie del agua, aumentando la temperatura de ebullición. El efecto de una presión más baja sobre las temperaturas de ebullición requiere ajustes en la receta cuando se cocina a alturas más altas.