Atmósfera y presión atmosférica (Tierra/Marte)

Un estudiante de quinto año de una escuela en Naranjo, Alajuela, me solicitó esta ayuda para redactar una monografía, sobre las condiciones atmosféricas que enfrentaría un astronauta en el suelo marciano. La mantendré simple y básica. 

Espero que también le pueda servir a algunos otros, y si considera usted que puedo colaborar con algo más, pues me escribe.

La atmósfera terrestre es la capa gaseosa que rodea la “esfera” terrestre, de manera casi simétrica, más o menos como hace la cáscara de una naranja, alrededor de la pulpa.
Sin embargo, el factor de escala es diferente, ya que el radio de la Tierra es 6 400 km, y la atmósfera podemos aceptar que “termina” a unos 400 km de altura.

La atmósfera de la Tierra es una mezcla gaseosa de nitrógeno (78%), oxígeno (21%) y otros gases.

Debido a la fuerza de gravedad la materia de estos gases tiene peso y entonces ejerce una fuerza sobre cada punto de la superficie terrestre. Si usted calculara todo el peso de la atmósfera y lo divide por el área de toda la superficie de la “esfera” terrestre, el resultado sería conceptualmente el valor de la presión atmosférica en la superficie, a nivel del mar.

Ya puede darse cuenta usted que, si vive a una altura considerable, por ejemplo en Cuzco, Perú (3310 m), la presión atmosférica será menor, porque encima de usted hay una menor cantidad de atmósfera.

La magnitud (valor numérico) de la presión atmosférica de la Tierra al nivel del mar en diferentes sistemas de unidades es:

• 760 mm de mercurio.
• 101 kilo pascales.
• 1000 milibares
• 1 atmósfera estándar.
• 14,7 libras/pulgada cuadrada (psi).

La última cantidad le puede dar una buena idea del valor de la presión atmosférica, pues quizás conoce que inflamos las llantas de los carros a una presión de 28 o 30 “libras/pulgada cuadrada”, aproximadamente a “dos atmósferas”.

Como desde niños hemos vivido sometidos a esa presión, que prácticamente no cambia.

-Estamos acostumbrados a ella-, y por lo tanto casi no la percibimos, excepto quizás si subimos rápidamente a una altura como la del volcán Irazú, cuando nuestra biología puede reaccionar (dolor en los tímpanos de los oídos, por ejemplo).

Es como si no existiera, !pero sí existe!

Si sabe ha buceado puede tener una idea del valor de la presión atmosférica. Cada 10 m bajo el agua equivale a una atmósfera adicional. Entonces si bucea en una piscina a 5 m de profundidad, sentirá una presión total de 1,5 atmósferas; media debido al peso del agua y una debido al peso del “aire”.

Si viajamos a la Luna, o a Marte, sería fatal, si no tenemos la protección adecuada.
Como en la Luna prácticamente no hay atmósfera, es un buen vacío, la presión atmosférica es prácticamente cero.

En Marte, donde existe una atmósfera rala de dióxido de carbono y nitrógeno, la situación tampoco es apropiada para los seres humanos. La presión atmosférica promedio es alrededor de 0,6% de valor en la Tierra; 6,0 milibares, o 0,087 libras/pulgada cuadrada.

Pero ¿Cuál es un problema de viajar a un sitio donde la presión atmosférica es muy diferente?
Bueno además de que podríamos asfixiarnos por una falta total de “oxígeno”, o de una atmósfera intoxicante, como sucedería en la Luna y en Marte, un problema grave es la baja presión, aumentada por la baja temperatura.

Usted seguro sabe que un buzo de profundidad podría perecer aplastado por la presión, si no cuenta con un traje apropiado. Aún la estructura de un submarino se ve comprometida por una presión como la experimentaría en una fosa oceánica profunda.

Algo similar, pero a la inversa, sucedería si estamos en un sitio donde la presión es muy baja, o nula.

Nuestro sistema circulatorio y respiratorio, y todos los árganos del cuerpo están “acostumbrados” a funcionar a una presión de una atmósfera.
Sin la protección de un traje espacial apropiado, nuestro cuerpo simplemente  no sibreviria.

Bueno, ¿por qué la baja temperatura también afecta?

Quizá usted se sabe de memoria que el agua permanece líquida a la temperatura ambiente (!en la Tierra!), un poco fresca como en la montaña o tibia como en la playa.
El agua hierve a unos 100 grados, y se transforma en hielo si la temperatura baja a cero grados. Lo que quizás no tenemos presente es que eso ocurre a la presión atmosférica normal de 1 atmósfera, la presión atmosférica a la que usted vive en su casa.

Si la presión atmosférica es mucho menor, el agua y todos los fluidos del cuerpo humano, saliva, lágrimas, orina, sangre, se evaporarían en segundos y cualquier organismo vivo mororía.

Por eso se necesita un traje espacial correctamente diseñado y en perfecto estado.