Capas de atmósfera

La atmósfera de la Tierra está formada por varias capas de gases que pasan por alto a la Tierra debido a los efectos del campo gravitatorio.

Cada capa tiene una composición específica de gases que se organizan en función de su densidad. Los gases más densos se acercan a la superficie de la Tierra mientras que los otros permanecen más lejos del planeta.

Debido a los diferentes atributos que presentan los gases, las capas de la atmósfera tienen sus propias características y juegan un papel específico en su relación con la Tierra.

Las cinco capas que componen la atmósfera de la Tierra son: troposfera, estratosfera, mesosfera, termoesfera y exosfera.

Troposfera

La troposfera es la capa más densa de la atmósfera, y por lo tanto la más cercana a la superficie de la Tierra. Se estima que la masa atmosférica total es de 5×1018 kg, y que el 75% de esta cantidad se encuentra en la troposfera.

El espesor de la troposfera varía de 8 km a 14 km, dependiendo de la región de la Tierra. Los puntos más finos (donde el espesor alcanza los 8 km) se encuentran en los polos norte y sur.

Siendo la capa más baja de la atmósfera, la troposfera es responsable de albergar vida en el planeta, y es también donde ocurren casi todos los fenómenos climáticos. El término troposfera se deriva de los tropos griegos (cambio) para reflejar la naturaleza dinámica del cambio climático y el comportamiento de esta capa de la atmósfera.

La región de la troposfera que marca su fin y el comienzo de la estratosfera se llama la tropopausa. La tropopausa es fácilmente identificable por los diferentes patrones de presión y temperatura de cada una de las capas.

Composición de la troposfera

En términos de volumen, la troposfera está compuesta por 78,08% de nitrógeno, 20,95% de oxígeno, 0,93% de argón y 0,04% de dióxido de carbono. El aire también está compuesto por un porcentaje variable de vapor de agua que entra en la troposfera a través del fenómeno de evaporación.

Temperatura en la troposfera

Además de la presión, la temperatura en la troposfera también disminuye a medida que aumenta la altitud. Esto se debe a que el suelo absorbe la mayor parte de la energía solar y calienta los niveles inferiores de la troposfera. Así, teniendo en cuenta que la evaporación es mayor en las zonas más cálidas, los vapores de agua están más presentes a nivel del mar y son más raros a mayor altitud.

¿Qué se puede encontrar en la troposfera?

Algunos ejemplos de lo que se puede encontrar en la troposfera son:

  • Clima
  • Precipitaciones como lluvia, nieve y granizo;
  • Gases como nitrógeno, oxígeno, argón y dióxido de carbono
  • Nubes
  • Aves

Estratosfera

La estratosfera es la segunda capa más grande de la atmósfera y también la segunda más cercana a la superficie de la Tierra. Se estima que contiene alrededor del 15% de la masa total de la atmósfera terrestre.

El espesor de la estratosfera es de 35 km contados desde la tropopausa, lo que significa que está situada entre la troposfera y la mesosfera. El término estratosfera se deriva del griego stratum (capa), para designar el hecho de que la estratosfera misma se subdivide en otras capas más pequeñas.

Las capas de la estratosfera se forman debido a la ausencia de fenómenos climáticos que mezclan el aire. Por lo tanto, existe una clara división entre el aire frío y pesado, que se encuentra en la parte inferior, y el aire caliente y ligero, que se encuentra en la parte superior. Por lo tanto, en términos de temperatura, la estratosfera funciona exactamente frente a la troposfera

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Debido a que es una región altamente estable (debido a que no hay intercambio de aire), los pilotos de aviones tienden a permanecer en el comienzo de la estratósfera para evitar turbulencias. Es a esta altitud que los aviones y globos alcanzan su máxima eficiencia.

Algunos aviones, especialmente los de reacción, suben a la estratosfera para evitar la fricción y el intercambio de aire.

La estratosfera también contiene la conocida capa de ozono, responsable de absorber la mayor parte de la radiación ultravioleta emitida por el sol. Sin la capa de ozono, la vida en la Tierra tal como la conocemos no sería posible.

Al igual que la troposfera, la estratosfera también tiene una región que delimita su final y marca el comienzo de la mesosfera, llamada estratopausia.

Composición de la estratosfera

La mayoría de los elementos que se encuentran en la superficie de la Tierra y en la troposfera no llegan a la estratosfera. En cambio, es común que ellos:

  • descomponerse en la troposfera
  • se eliminan con la luz del sol
  • son devueltos a la superficie terrestre por la lluvia u otras precipitaciones

Debido a la inversión en la dinámica de la temperatura entre la troposfera y la estratosfera, casi no hay intercambio de aire entre las dos capas, lo que hace que los vapores de agua existan sólo en cantidades mínimas en la estratosfera. Por esta razón, la formación de nubes en esta capa es extremadamente difícil.

En cuanto a los gases, la estratosfera está formada principalmente por el ozono presente en la capa de ozono. Se cree que el 90% de todo el ozono de la atmósfera se encuentra en esta región. Además, la estratosfera contiene elementos transportados por erupciones volcánicas como óxidos de nitrógeno, ácido nítrico, halógenos, etc.

Temperatura de la estratosfera

La temperatura en la estratosfera aumenta a medida que aumenta la altitud, oscilando entre -51°C en el punto más bajo (tropopausa) y -3°C en el punto más alto (estratopausia).

¿Qué se puede encontrar en la estratosfera?

Algunos ejemplos de lo que se puede encontrar en la estratósfera son:

  • Capa de ozono
  • Aviones y globos meteorológicos
  • Algunas aves

Mesosfera

La mesosfera es la última capa atmosférica en la que los gases todavía se mezclan en el aire y no están organizados por su masa. Es considerada por la ciencia como la capa más difícil de estudiar, por lo que hay poca información confirmada al respecto.

El espesor de la mesosfera es también de 35 km, contados a partir de la estratopausia, lo que significa que está situada entre la estratosfera y la termoesfera. El término mesosfera proviene del griego mesos (medio), ya que es el tercero entre las cinco capas de la atmósfera terrestre.

Los globos meteorológicos y los aviones no pueden llegar tan alto como pueden llegar a la mesosfera. Al mismo tiempo, los satélites sólo pueden orbitar por encima de él, de modo que no pueden medir adecuadamente las características de la capa. La única manera de estudiar la mesosfera hoy en día es a través del uso de cohetes sónicos que recogen poca información por misión.

Es en la mesosfera donde se produce la combustión de los cuerpos celestes que entran en la atmósfera terrestre, dando lugar a fenómenos como las lluvias de meteoritos.

Una lluvia de meteoritos ocurre cuando un cuerpo celeste entra en la atmósfera de la Tierra. Debido a la alta temperatura, el cuerpo celeste se quema y generalmente se disuelve en varias piezas más pequeñas.

Composición de la mesosfera

El porcentaje de oxígeno, nitrógeno y dióxido de carbono en la mesosfera es esencialmente el mismo que en las capas inferiores. Los vapores de agua son aún más raros que en la estratosfera, que a su vez transfiere una porción de ozono a la mesosfera.

La mesosfera también tiene material de meteoritos que se vaporizan al entrar en la atmósfera. Por lo tanto, la mesosfera también está compuesta de una porción relativamente alta de hierro y otros metales.

Temperatura de la mesósfera

La temperatura en la mesosfera disminuye a medida que aumenta la altitud, oscilando entre -3°C en el punto más bajo (estratopausia) y -143°C en el punto más alto, la mesopausia, la región más fría de toda la atmósfera terrestre.

¿Qué se puede encontrar en la estratosfera?

Algunos ejemplos de lo que se puede encontrar en la estratósfera son:

  • Meteoros Ardientes
  • Nubes nocturnas (un tipo especial de nubes que brillan en la noche)

Termosfera

La termosfera se encuentra por encima de la mesosfera y por debajo de la exosfera. Su espesor es de aproximadamente 513 km, es decir, mucho mayor que el de todas las capas inferiores combinadas.

Aunque la termosfera se considera parte de la atmósfera de la Tierra, la densidad del aire es tan baja que la mayor parte de la capa se considera erróneamente como espacio exterior. Esta idea se ve reforzada por el hecho de que la capa no tiene suficientes moléculas para que las ondas sonoras viajen.

En la termoesfera, la radiación ultravioleta provoca el fenómeno de fotoionización de las moléculas, es decir, la creación de iones a través del contacto entre un fotón y un átomo. Este fenómeno es responsable de la creación de la ionosfera, ubicada dentro de la termoesfera. La ionosfera desempeña un papel importante en la propagación de las ondas de radio a regiones distantes de la Tierra.

Es en la termoesfera donde orbitan los satélites y la Estación Espacial Internacional (ISS). Además, la aurora boreal se encuentra en la termoesfera.

La aurora boreal ocurre con la colisión de partículas solares con la densidad atmosférica terrestre.

La palabra termoesfera proviene del griego thermos (calor), lo que refleja el hecho de que las temperaturas son extremadamente altas en esta capa.

El límite entre la termosfera y la exosfera se llama termopausia.

Composición de la termoesfera

A diferencia de las capas inferiores en las que se mezclan los gases, en la termoesfera las partículas raramente chocan, lo que resulta en una división uniforme de los elementos. Además, muchas de las moléculas presentes en la termoesfera están rotas por la luz solar.

En la termoesfera superior están compuestos de oxígeno atómico, nitrógeno atómico y helio.

Temperatura de la termoesfera

La temperatura en la termoesfera puede variar de 500ºC a 2000ºC. Esto ocurre porque gran parte de la luz solar es absurda en esta capa.

¿Qué se puede encontrar en la termoesfera?

Algunos ejemplos de lo que se puede encontrar en la termoesfera son:

  • Satélites
  • Anteriormente, el transbordador espacial
  • ISS
  • Aurora boreal
  • Ionosfera

Exosfera

La exosfera es la capa más grande y externa de la atmósfera de la Tierra. Se extiende durante 600 km hasta que se sintoniza y se mezcla con el espacio interplanetario. Esto hace que tenga un espesor de 10.000 km. El límite más lejano de la exosfera está a medio camino de la luna.

El término exosfera proviene del griego exo (exterior), marcando el hecho de que ésta es la última capa atmosférica antes del vacío del espacio.

Composición de la exosfera

Las partículas en la exosfera son extremadamente distantes y, por lo tanto, no se clasifican como gases porque la densidad es demasiado baja. Es posible que una partícula viaje cientos de kilómetros hasta que choque con otra. Tampoco se consideran plasma porque no están cargados eléctricamente.

En las regiones inferiores de la exosfera, es posible encontrar hidrógeno, helio, dióxido de carbono y oxígeno atómico, permaneciendo mínimamente adheridos a la Tierra por el campo gravitacional.

Temperatura en la exosfera

Debido al hecho de que la exosfera es casi vacío (debido a la ausencia de interacción entre las moléculas) la temperatura en la capa es constante y fría.

¿Qué se puede encontrar en la exosfera?

Algunos ejemplos de lo que se puede encontrar en la exosfera son:

  • Telescopio Espacial Hubble
  • Satélites

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