Lurraren atmosfera

Eguratsaren jatorriak eta bilakaerak erlazio handia dute Lurrean bizitza agertu izanarekin.

Esan daiteke hasiera-hasierako eguratsa ez zela gaur egun sumendietan sortzen den gasaren oso bestelakoa, hau da, ur lurruna karbono dioxido (CO₂), nitrogeno eta hidrogeno kopuru txikiekin nahasturik.

Hortaz, pentsa daiteke magmaren gasgabetzeak sortu zuela hasierako eguratsa.

Hasierako egurats hura hoztu zenean, uraren parte handi bat euri bihurtuta erori egin zen eta gasak, aldi berean, goialdean banatu ziren, zein bere dentsitatearen arabera.

Energia handiko irradak xurgatzeko gai zen sustantziarik ez zegoenez gero, lehen uneetan ur lurruna disoziatu, eta oxigenoa sortu zen (gaur egun dagoenaren % 0,1 gutxi gorabehera). Hasierako oxigeno hari esker, Lurraren azalean zeuden materialak oxidatzeaz gainera, sortu ahal izan ziren aurreneko molekula konplexuak; horrez gainera, molekula horiek irradetatik babesten zituen ozono-geruza ere eragin zuen.

Babes horri esker molekulak bilakatu ahal izan ziren, lehenbiziko egitura fotosintetizatzaile biziak eratu ziren arte (eguzkiaren argiaren eraginez landareen parte berdeetan, hau da, klorofila dutenetan, gertatzen diren prozesu kimikoen multzoa da fotosintesia; prozesu kimiko horiei esker lurra osatzen duten elementuak karbono hidrato bilakatzen dira, batez ere). Egitura fotosintetizatzaile horiek gehitu egin zuten oxigeno eta ozono kopurua, gaur egun ezagutzen diren gainerako forma biziak agertu ziren arte.

Eguratseko karbono dioxidotik (CO₂) abiatuta, karbonatoak eratu zirenean (azido karbonikoaren gatz deribatuak dira, hidrogeno atomoen lekua elementu metaliko batek hartzen dutenean sortzen direnak), osatu zen eguratsak gaur egun duen egoerara iristeko behar ziren eragileen multzoa.

Hala ere, egoera horrek aldaketa garrantzitsuak izan ditu XX. mendean, industrializazioa hasi denetik aurrera, hiriguneetako giza kontzentrazio handiekin eta erregai fosilen hedapenarekin, eta gero eta gehiago erabiltzen den automobilarekin. Horren guztiaren ondorioz, asko igo da karbono dioxidoaren kopurua eguratsean. Aldi berean, erraztu egiten da bero energiaren xurgatzea, eta Lurreko batez besteko tenperaturaren igoera eta ozeanoetako uraren mailak gora egin dezan arriskua ekarri du horrek.

Prozesu horretan errekuntzak berak (industriak, ibilgailuek, etxeetako berogailuek, etab.) eragindako kutsadurak ere garrantzi handikoa da, sortzen duen egurats hautsak karbono dioxidoarenaren antzeko jokamoldea baitu, eta, aldi berean, negutegi efektu izenaz ezagutzen dena eragiten duelako.Efektu horren arabera, eguratsaren beheko geruzetan geratzen dira Lur azaletik irteten diren irradak.

Duela denbora gutxi jakin da ozono-geruza meheagotzen ari dela. Geruza horrek Eguzkiak bidaltzen dituen izpi ultramore kaltegarrietatik babesten gaitu. Izpi ultramoreek azaleko minbiziak sor ditzakete eta, orokorrago esateko, materia biziari eragin diezaiokete. 1970-80 urteetan hasita, ozono geruzari egiten zaizkion erasoak direla-eta, kezka handia sortu da ikerlarien artean eta baita gizartean ere. Ozono geruzak industriek jaurtitzen dituzten zenbait gairen eta, batez ere, klorofluorokarbonatoen (CFC izenez ezagutzen dira) eragin kaltegarria izaten du. Izan ere, gas horiek, hozte sistemetan eta aerosoletan erabiltzen direnak, estratosferan sartzen dira pixkana-pixkana, eta bertan, fotodisoziazioaren bitartez, ziklo katalitikoen bidez ozonoa suntsitzen duten kloro atomoak askatzen dituzte.

Lurburuen gainean dagoen ozono kopuru osoa ez da bera urtaro guztietan, neguko aire polarra higitu ezinik gelditzen baita zelula forman. 1985ean, Antartika gaineko ozono geruza oso txikitu zela jakin zenean, berriz hasi ziren estratosferako kutsadurari buruzko eztabaidak. Globoekin edo sateliteekin egin diren saio eta ikerketa askok erakutsi dutenez, bada zulo bat lurburuetako ozono geruzan, urte batetik bestera handitu edota txikitzen dena.

Beraz, badago pentsatzerik efektu bateraturen bat (sinergikoa) gertatzen ari dela eta, faktore bakoitzak bakarka garrantzi handirik ez badu ere, faktore guztien aldi bereko ekintzak oso kalte handiak eragiten dituela ozono geruzan. Bada orekazko egoera bat, zeinean ozono suntsituaren lekua, beheko geruzetan, karbono dioxidotik (CO₂) eta egurats hautsaren laguntzaz sortzen den ozonoak hartzen duen. Horren guztiaren ondorioz, galerak berdintzeko prozesuak badiren arren, kutsadura gero eta handiagoa eta karbono dioxidoa gero eta ugariagoa baitira, alarma zabaldu da orain arteko oreka ahula erraz hautsi daitekeela-eta.

Lurreko atmosfera espaziotik ikusia

Eguratsa geruza horizontalen kopuru jakin batean bana daiteke, zenbait aldagai erabiliz (presioa, tenperatura, dentsitatea, osaera kimikoa, egoera molekularra, elektrikoa eta magnetikoa). Lehenbiziko laurogei kilometroen osaera kimikoa nahiko iraunkorra da eta, ezaugarriak aldatzen badira ere, homogeneotzat hartu dira eta homosfera deitzen zaie. Horrela, eguratseko lehen mailetan ioietan aberatsak diren geruzak daude eta, hori dela-eta, ionosfera deitzen zaio. Ionosfera izenak gasak disgregazio atomikoko egoeran daudela esan nahi du, eta karga elektrikoa duten zatikiak ugariak direla.

Aurreko guneari edo homosferari kontrajarrita, haren gainetik dauden guneek eraketa kimikoaren uniformetasuna galdu dute, jadanik ez dira betetzen hidrostatikaren lege orokorrak eta geruzen araberako egitura hobeto zertzen da osaeraren bidez, ezaugarri fisikoen bidez baino; horrela, nitrogeno molekularreko geruza (200 kilometroko goratasuna arte), oxigeno atomikoko geruza (200 eta 1.000 kilometro bitarteko goratasunean), helio geruza (1.000 eta 3.500 kilometro artean), eta abar bereizten dira. Aldi berean, gas masan turbulentziazko nahasketarik ez dagoenez gero, difusio bidezko bereizketa gertatzen da; gas astunenak behealdean biltzen dira eta arinenak goiko mailetan kontzentratzen dira. Goiko mailetan biltzen diren gas arin horiek Lurraren grabitate eremutik kanpora atera daitezke, hots, exosferaren eta magnetosferaren eremura.

Eguratsa geruza horizontaletan ere bana daiteke, tenperaturaren eta tenperaturak goratasunarekin izaten dituen aldaketen arabera. Eguraldiari eta eguraldiaren aldaketei dagokienez, homosferan gertatzen den goitik beherako mailaketa termikoa da garrantzitsuena. Eguratsean eragiten duten bero iturburu zuzenen emaitza konbinatuaren ondorio da, eta hiru geruza bereizten dira: troposfera, estratosfera eta mesosfera.a) Troposfera eguratseko geruza beherena da, gizakiarentzat eta ingurugiroarentzat garrantzitsuena, bertan gertatzen baitira eguraldiaren ia fenomeno guztiak.

Bertan dago masa molekular osoaren ia % 75 (zehatzago esanez, lehenbiziko bost kilometroetan masa osoaren erdia dago, eta hamar kilometrotik behera bi heren), ur lurrun eta karbono dioxido kopuru handiena, eta aerosol gehienak; hori dela-eta, bertan sortzen dira hodeiak, prezipitazioak eta beste hainbat fenomeno meteorologiko, zurrunbilo ziklonikoek eta antiziklonikoek sortuak. Troposferaren barruan, lehen maila bat bereizten da, seiehun eta zortziehun metro arteko goratasuneraino, Lurraren muga geruza esaten zaiona. Geruza horren ezaugarri nagusia bere azpiko substratu geografikoak eragiten dion efektua da.

Airearen turbulentziazko nahasketa da nagusi geruza horretan, etengabea baita lur azal zimurtsuarekin duen igurtzia eta baita aire burbuilen konbekziozko igoera ere, airea berotzen denean. Geruza horri, konbentzioz, 600-800 metroko goratasuna egozten zaio, baina ehun metro eskasetik kilometro bat edo biraino luza daiteke. Eragina dute horretan, besteak beste, topografiak, lur azalaren zimurrek, landarediaren nolakotasunak, haizearen indarrak, lurraren berotze edo hozte mailak, beroaren eta hezetasunaren adbekzioak (iristeak), etab. Egunez, beroak eta beroaren ondorioz sortzen den goitik beherako aire nahasketak handitu egiten dute muga geruzaren lodiera; horrela, lodiera handiena arratsaldeko lehen orduetan lortzen du. Gauez, berriz, lurraren hoztearen eraginez ez da turbulentziarik izaten, eta muga-geruza mehetu egiten da. Lurraren muga geruzaren goi-mailatik gora (geruza horri «Ekmanen geruza» ere esaten zaio, eta bertan gero eta energia gehiagoz azaltzen da Coriolisen indarra haizean) troposfera askea dago, aire garbiagoa eta ez hain lodia duena. Geruza horretan kilometro bakoitzeko 6,5 gradu zentigradu jaisten da batez beste tenperatura.

Tenperaturak jaisteari uzten dion goiko muga tropopausa da. Estratu horrek konbekziozko mugimenduen «estalki» eginkizuna betetzen du. Tropopausaren goratasuna aldatu egin daiteke tenperaturaren eta itsas mailan dagoen presioaren arabera; hori dela-eta, zortzi kilometro ingurukoa da lurburuetan, eta Ekuatorean 16 kilometrokoa, Ekuatoreko turbulentzia konbektiboa eta berotze bertikala handiagoak baitira. Ez da geruza jarraitua, haustura asko baititu, troposferaren eta goiko geruzen artean truke garrantzitsuak egoteko aukera ematen dutenak. Haustura horietan gainera haizeak azeleratu eta zurrusta lasterrak sortzen dira, «jet stream» ere deituak.

Estratosfera tropopausatik berrogeita hamar kilometro inguruko goratasuneraino luzatzen den eguratsaren geruza da. Hogeita hamar edo hogeita hamabost kilometroko goratasuneraino balio termikoak beti berak dira, edo oso gorabehera gutxi izaten dute. Hortik gora, ozonoak eguzkiaren irrada ultramoreak eta irrada ikusgaien eta infragorrien parte bat xurgatzen dituenez gero, geruza bero bat eratzen da, zero eta hamar gradu arteko tenperaturakoa, estratopausa deritzan estratosferaren goiko geruzaraino iristen dena. Gune horretan askotan izaten dira haize indartsuak, ekialdekoak eta mendebalekoak aldizka. Oraindik ez dira ongi ezagutzen haize horien zirkulazio sistemak, eta ikertzen ari dira gaur egun, abiazioan duten garrantzia dela-eta, eta hobeto ezagutzeko ozono geruzaren funtzionamendua, eta estratosferaren eta tropopausaren artean izan daitezkeen elkarrekiko eragin meteorologikoak.

Goi eguratsa: Estratosferatik harantzago, mesosfera deritzan gunean, batez besteko tenperaturak behera egiten du berriz ere, eta oso laster, zero azpitik laurogei eta laurogeita hamar graduko balioetaraino; laurogei kilometrotatik hurbil beste eten bat dago, mesopausa izenekoa. Hortik gora beste gune bat hasten da, guztiz desberdina, termosfera, ionosfera ere esaten zaiona, hainbat geruza ioitu daudelako han. Geruza horretan oxigeno atomikoa nagusi da; oxigeno atomiko horrek irrada ultramoreak xurgatu, eta eguratsa berrehun eta hirurehun graduko tenperaturetaraino berotzen du. Bostehun eta zazpiehun kilometro artean exosferaren oinarria dago; dena den, izen hori ez da batere zehatza, espazioko gune berberak izendatzeko erabiltzen baita askotan. Eta, azkenik, magnetosfera dator, eta magnetosferaren kanpoko muga, magnetopausa, Eguzkitik datozen eta Lurraren eremu magnetikoak beretu dituzten elektroiek eta protoiek osatua. Eremu horiek bi gunetan biltzen dira, «Van Allenen irrada eraztun» izenekoetan.

Geruzak

Eguratsaren geruzak

Eguratsa hainbat geruzatan zatitzen da:

• Troposfera: Atmosferako geruza baxuena, lurrazalean hasten da eta 7 km-ko altuerara heltzen da poloetan eta 17 km-ra ekuatorean. Geruza guztietatik lodiena, atmosfera osoko masaren % 75a dauka eta ia ur lurrun guztia. Orokorrean, tenperatura jaitsi egiten da altuera igo ahala, batez beste 14 °C-tik -50 °C-ra. Eremu oso zurrunbilotsua, bertan gertatzen dira fenomeno meteorologiko gehienak.
• Estratosfera: Troposferaren gainetik 50 bat km-ko altueraraino hedatzen da. Bertan dago ozono geruza, ozono kontzentrazio handi samarreko eremua, izpi-ultramore gehienak xurgatzen dituena. Behe-aldean tenperatura ia konstantea da, eta gorago handitu egiten da altuerarekin. Aurrekoa baino askoz egonkorragoa da.
• Mesosfera: 50 eta 80-85 km artean, tenperatura jaitsi egiten da igo ahala.
• Termosfera: 80-85 km-tik 640 km-raino hedatzen da, tenperatura igoz altuerarekin, energia altuko erradiazioaren xurgaketagatik oxigeno atomoen aldetik.
• Ionosfera: Termosferaren barruan kokatua, erradiazioarengatik (batez ere eguzkitikakoa) ionizatzen den atmosferaren zatia da. Magnetosferaren barruko muga da.
• Exosfera: Kanpoen dagoen geruza, 10.000 km-raino heda daiteke. Atmosferako atomo eta molekulek espaziora alde egin dezakete. Gas arinenek, hidrogeno eta helioak gehien bat, eratzen dute geruza hau.

Hiru gas nagusik eratzen dute gaur egun eguratsa: nitrogenoak, oxigenoak eta argoiak, eguratsaren bolumen osoaren % 99,95 osatzen dutenak; nitrogenoa eta argoia geokimikokigeldoak dira, eta eguratsera heltzen direnean bertan geratzen dira; oxigenoa, berriz, oso aktiboa da, eta kopurua aldatu egiten da. Horien ostean, eta esanguratsu ez diren kopuruetan, hidrogenoa eta gas nobleak datoz; gas egonkor izeneko multzoa osatzen dute, proportzioa nahiko egonkorra baita toki eta une guztietan (80 kilometro inguruko goratasuneraino). Gas horien multzoak aire garbi lehorra deritzana osatzen du. Garbi esaten zaio ez zatiki gotorrik ez isurkaririk ez duen aireari (eguratsean modu naturalean dagoen arren), eta ur lurrunik ez duenari esaten zaio berriz aire lehorra.

Hala ere, eguraldiaren inguruko fenomenoetan zerikusia duten gasak aldakorrak izenekoak dira, ur lurrunak eta karbono dioxidoa batez ere, ozono eta aerosolez gainera. Zehatzago, ur lurruna da prozesu meteorologiko gehienen eragile nagusia, eta beroaren garraioan eta erregulazioan ere badu efekturik. Horrela, karbono dioxidoa oso garrantzitsua da, eragin handia baitu Lurraren tenperatura orokorrean; izan ere, berak xurgatzen du Lurraren irrada, eta bidaltzen du berriz eguratsera.

Ur lurruna lur azaleko uraren lurruntzetik eta landareen izerditzetik sortzen da,eta turbulentzia bitartez hedatzen da eguratsean.

Bolumena aldatu egiten da, Ekuatore inguruko lurraldeetan lurretik gertu % 5 ingurukoa izatetik, ia desagertzera arte hamar edo hamabi kilometrotatik gora. Karbono dioxidoa (CO₂) lurreko eta ozeanoko organismo bizien eraginez heltzen da eguratsera eta baita, gutxiago bada ere, osagai organikoen deskonposatzearen eta erregai fosilen errekuntzaren ondorioz ere; galera hori fotosintesiak eta biosferak eta ozeanoek xurgatzen dutenak orekatzen dute. Hori dela-eta, karbono dioxidoa orekan eta kopuru txikitan mantendu da, baina ikerketek erakusten dutenez, urterik urtera handiagoa da gas horren kontzentrazioa.

Eta horrek, «negutegi efektu» delakoaren bitartez, lurrak kanporatzen duen irraden balantzea, eta baita klima bera ere, aldaraz ditzake.

Eguratsean badago ozonoa ere, kopuru nahiko txikian; kopuru hori ozonoa sortzen duten eta deuseztatzen duten erreakzioen arteko balantzeak finkatzen du. Ozonoa goi eguratsean sortzen da, irrada ultramorearen eraginez oxigeno molekulak disoziatu eta berriz konbinatzen direnean, eta 15-35 kilometro bitartean dago batez ere; dentsitate handiena hogei eta hogeita bost kilometro bitarteko goratasunean dago. Ozonoak garrantzi handia du, eguzkiaren irrada ultramore gehienak xurgatzen dituen eguratseko gas bakarra baita, eta, horren ondorioz, estalki babesgarri bat osatzen du, zeina gabe desagertu egingo litzatekeen Lurreko bizia. Ozonoaren kopurua asko aldatzen da latitudearen arabera; kopuru txikia da Ekuatorean eta handia latitudeko 50 gradutatik gora; urtaroen arabera ere aldatzen da, eta, hala, udaberrian izaten da ozono gehien, eta udazkenean gutxien.

Azkenik, aerosol kopuru aski esanguratsuak ere badira eguratsean. Aerosolak hauts, ke, errauts, gatz eta materia organikoen zatiki eskegiak dira, eguratsera giza jardunaren ondorioz nahiz iturburu naturaletatik heltzen direnak. Kliman garrantzi handia duten eginkizunak betetzen dituzte, batez ere kondentsazio gune gisa jokatzen dutelako, eta lainoak eta behe-lainoak haietatik eratzen direlako. Hala ere, batzuetan, aire kutsadura maila larriak ere sortzen dituzte, kontzentrazioa gehiegizkoa denean.

Konposizio kimikoa

Eguratseko gasen proportzioa

Batez besteko lurrun kopurua

Egurats lehorraren konposizioa
Gasa	Bolumena (ppmv: milioikoa bolumenean)
Nitrogenoa (N2)	780 840 ppmv (% 78,084)
Oxigenoa (O2)	209 460 ppmv (% 20,946)
Argona (Ar)	9 340 ppmv (% 0,9340)
Karbono dioxidoa (CO2)	382 ppmv (% 0,0382)
Neona (Ne)	18,18 ppmv
Helioa (He)	5,24 ppmv
Metanoa (CH4)	1,745 ppmv
Kriptona (Kr)	1,14 ppmv
Hidrogenoa (H2)	0,55 ppmv
Egurats lehorrari gehitzekoa:
Ur lurruna (H2O)	% 1 – % 4 (oso aldakorra)

Eguratsa eratzen duten geruzen eta Lurraren arteko tartea izan handiagoa ala txikiagoa, hartara erakarriko ditu gehiago ala gutxiago geruza jakin batzuen osagai diren zatiki mota berberak. Fenomeno hori dela eta, zatiki gehiago bilduko da gune bakoitzaren behealdean.

Beraz, badirudi normala dela troposferaren beheko geruzetan handiagoa izatea oxigeno eta nitrogenoaren dentsitatea, eta hidrogenorik ez izatea ia, zeren, hidrogenoaren masa askoz txikiagoa denez gero, goialdeko geruzetan biltzen baita.

Dentsitate handiago horren ondorioz, fenomeno bereziak gertatzen dira batzuetan behealdeko gune horietan, berotzea, adibidez. Horren arabera, troposferak tenperatura jakin bat du, eta tenperatura horrek zenbat eta gehiago egin gora, orduan eta apalagoa da dentsitatea. Fenomeno hori tropopausaraino gertatzen da, bertan minus hirurogeita hamar gradu zentigraduko tenperatura hartzen baitu. Hortik aurrera, tenperaturak gora egiten du, beste fenomeno baten ondorioz: Eguzkiaren irraden zati bat xurgatu egiten da, eta oxigenoaren molekula biatomikoa ozono molekula triatomiko bilakatzen da. Horren ondorioz, tenperaturak gora egiten du, estratopausan iristen diren hamazazpi gradu zentigradutaraino.

Hortik aurrera ez da ozono gehiago sortzen, ez baitago oxigeno nahikorik, eta tenperatura jaitsi egiten da berriz ere, mesopausaraino, non minus laurogeita hiru gradu zentigradu hartzen dituen.

Heterosferan sartzearekin batera, osagarrien ioitze prozesua hasten da, eta hortik datorkio gune honi ionosfera izena. Alabaina fenomeno horrekin batera tenperaturak gora egiten du, eta horregatik deitzen zaio baita ere termosfera.

Eguratsa geruzetan egituraturik egoteak zerikusi zuzena izan du biziaren agerpenean eta garrantzi handia du halaber bizi horren iraupenean. Kanpoalderago dauden geruzetan, heterosferan, atomoak ioituak daudenez gero, energia handiko irraden zati handi bat maila horretan geratzen da, eta horren ondorioz, materiak, beheko geruzetan, egitura biologiko konplexuak osa ditzake.

Estratosferan osatzen den ozono geruzak ere badu zerikusirik horretan.

Beste alde batetik, beheko geruzetan karbono dioxidoa (CO₂) dagoelarik eta zatikien dentsitatea handiagoa denez gero, lur azalera heltzen den irrada energia beheko geruza horietara joaten da, eta, une batez, bertan geratzen da. Zatiki horiek libre ibiliko balira, energia berehala galduko litzateke, kanpoko espaziorantz. Baina geruza bakoitzaren barruan goratasunarekin dentsitatea gutxitu egiten denez gero, troposferan batez ere, energiak ez du horren azkar ihes egiten, eta nolabaiteko energia metatzea eragiten du. Energia metatze horren ondorioz tenperaturak gora egiten du, eta hori ezinbestekoa izan zen bizia ager zedin eta gaur egun iraun dezan.

Eguratsa ez da egoera berean izan beti, Lurraren eboluzioarekin bat aldatuz joan da urteetan zehar. Honako garaitan bana daiteke:

• Atmosfera (unitatea)
• Berotze globala
• Haize
• Airearen kutsadura
• Aire-gaizto
• Zirkulazio atmosferikoa