Figura. La columna de aire

La figura ilustra de manera clara cómo la distribución de las partículas de gas en un contenedor muy alto no es homogénea cuando existe una fuerza gravitatoria actuando sobre ellas. Aunque en cursos introductorios se suele afirmar que “los gases llenan uniformemente el recipiente”, esto solo es verdadero cuando el contenedor es relativamente pequeño y la gravedad no produce diferencias significativas entre la parte superior e inferior. En un sistema de gran altura, como el que muestra la imagen, la gravedad atrae las moléculas hacia las zonas inferiores, produciendo una alta densidad cerca del fondo y una disminución progresiva de partículas conforme aumenta la altura. Esta representación es una analogía directa de lo que ocurre en nuestra atmósfera.

En la atmósfera terrestre, la distribución de gases es marcadamente heterogénea. Cerca del nivel del mar, la concentración de partículas es mayor debido al peso del aire que se acumula sobre las capas inferiores. Cada molécula de gas es atraída hacia la superficie por la fuerza gravitacional, lo que provoca una mayor presión, una mayor densidad y, en consecuencia, un aire más compacto. A medida que se asciende, la presión atmosférica disminuye porque hay menos aire encima ejerciendo fuerza. Por eso, a 5 km, 10 km o 30 km de altitud, la densidad de partículas se reduce progresivamente, tal como muestra la figura con menor cantidad de puntos a medida que se eleva la altura. Este comportamiento es fundamental para comprender fenómenos como la disminución del oxígeno disponible o el enfriamiento del aire en las montañas.

Además, esta distribución vertical tiene profundas implicaciones en la meteorología, la aviación y la fisiología humana. La heterogeneidad atmosférica influye en la formación de nubes, tormentas, corrientes de aire y gradientes térmicos. Para los aviones, implica que los motores y cabinas deben compensar la menor densidad del aire a gran altitud. Para los seres vivos, significa que el cuerpo debe adaptarse a la menor presión parcial de oxígeno conforme se asciende. La figura, por tanto, no solo representa un patrón físico simple, sino una realidad fundamental de cómo funciona la atmósfera bajo la influencia de la gravedad.