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CAPAS DE LA ATMÓSFERA

Tropósfera

La tropósfera es la capa adyacente a la superficie terrestre. Su límite superior es la tropopausa, la cual, alcanza una altura aproximada de 9 Km de altura en los polos y los 18 Km en el ecuador. La tropósfera es calentada desde su base por contacto con el suelo, que actúa a la manera de un cuerpo negro. En ella, la temperatura generalmente disminuye con la altura, hasta alcanzar un valor entre 75ºC y 80ºC bajo cero. En la primera mitad de la tropósfera, la disminución es de 6ºC a 7ºC por kilómetro y en la segunda mitad ese decrecimiento ocurre a una tasa cercana a los 7ºC por kilómetro. Sin embargo, algunas veces y en capas de poco espesor se registran, por el contrario, aumentos de la temperatura con la altitud, particularmente por efectos del enfriamiento nocturno cerca al suelo o por efectos de subsidencia en alturas intermedias, produciéndose de esa forma inversión de temperatura por radiación o por subsidencia, respectivamente.

La tropósfera se caracteriza porque en ella se da la mayor parte de los fenómenos determinantes del estado del tiempo, dado que ella contiene gran parte de la masa  de la atmósfera y casi todo el vapor de agua y además porque en ella también se registran movimientos verticales acentuados.

Estratósfera

La estratósfera es la región que se extiende por encima de la tropopausa hasta una altitud cercana a los 50 kilómetros. En su parte inferior hasta los 20 kilómetros de altitud, la temperatura varía muy poco, siendo prácticamente isotérmica. A continuación, la temperatura aumenta, inicialmente en forma lenta hasta cerca de los 32 kilómetros de altitud, y luego más rápido hasta alcanzar valores cercanos a aquellos apreciados en la superficie terrestre, debido a la significativa absorción de radiación ultravioleta que tiene lugar en esos niveles por parte del ozono. Así, al contrario de lo que ocurre en la tropósfera, la fuente de calor en la estratósfera se encuentra en su límite superior, en la estratopausa, cerca de los 50 kilómetros.

Los fenómenos meteorológicos observados en la estratósfera son muy distintos de los de la tropósfera, puesto que, a diferencia de esta última, la capa superior es caliente mientras que la inferior es fría. Prácticamente no se observan nubes  en la estratósfera tropical.

El 99% de la masa total de la atmósfera se encuentra en la tropósfera y en la estratósfera, dentro de los primeros 50 Km encima de la superficie terrestre; ambas regiones son de particular importancia para entender el sistema climático.

Mesósfera

En la mesósfera, con un espesor de 35 Km aproximadamente, la temperatura disminuye regularmente desde su límite inferior situado en la estratopausa, hasta aproximadamente -95°C en su límite superior llamado mesopausa, cerca de los 80 kilómetros de altitud. La atmósfera al nivel de la mesopausa es más fría que en  cualquier otro nivel de la atmósfera superior.

En general, el aire es homogéneo en la homósfera, que se extiende desde superficie hasta la mesopausa, es decir, que hasta ese nivel, las proporciones de los gases que constituyen la atmósfera son prácticamente constantes, a excepción del vapor de agua y el ozono.

En la mesósfera el aire es extremadamente fino y la presión atmosférica es sumamente baja. La proporción de nitrógeno (N₂) y oxigeno (O₂) es igual a la que se obtiene al nivel del mar, donde el aire es más denso, por lo cual una persona no podría sobrevivir en ella, respirando por mucho tiempo. Así mismo, la baja presión causa ebullición a la temperatura corporal. Los pilotos que vuelan a más de 3 Km de altura por largos períodos de tiempo, necesitan utilizar equipo para respiración, porque si no crean una deficiencia de oxígeno en el cerebro que se conoce como hipoxia, cuyos síntomas son cansancio, inconciencia y puede causar la muerte. Otro efecto aparte de la sofocación, es la exposición a la radiación ultravioleta que afecta la piel.

Termósfera

La termósfera o región que se encuentra por encima de la mesopausa se caracterizada por un aumento progresivo de la temperatura con la altitud. Cuando la actividad solar es normal, la temperatura aumenta hasta cerca de los 400 kilómetros de altitud, cuando aumenta su actividad, puede crecer hasta aproximadamente los 500 kilómetros. En esta capa, la composición de la atmósfera es distinta, ya que las moléculas de un gran número de gases se separan dejando libres los átomos que las constituían por la acción que sobre ellas tienen los rayos ultravioleta y los rayos X emitidos por el Sol. Por otra parte, los gases tienen menos tendencia a mezclarse y las moléculas y átomos más pesados se separan de los otros por efecto de la gravedad. Debido a ello, a medida que se asciende, las moléculas de nitrógeno, más pesadas, ceden su sitio a los átomos de oxígeno, los cuales son remplazados, a niveles más altos, por los átomos de hidrógeno más livianos. En la termósfera, la ionización es muy importante pues tanto los iones como los electrones pueden permanecer separados durante un período de tiempo relativamente largo, mientras que en la mesósfera se produce solamente durante el día.

La ionósfera es, en cierto sentido, la última frontera de nuestro planeta y está integrada por las regiones de la termósfera y mesósfera, constituidas por iones y electrones, que se extiende hasta confundirse con el gas interplanetario extremadamente ligero y deriva su importancia del hecho de que los electrones, en particular, reflejan las ondas radioeléctricas. La ionósfera es de gran utilidad para las radiocomunicaciones por la propiedad que posee de reflejar las ondas de radio haciendo posible la comunicación a larga distancia. La ionósfera no es estática, ésta varía en altura entre el día y la noche. También puede cambiar su propiedad de refracción a causa del Sol y las partículas que éste libera, lo cual puede durar minutos, horas, o semanas, afectando de esta manera las comunicaciones en la Tierra. El dominio de la ionosfera se extiende desde 80 hasta 800 Km sobre la superficie de la Tierra, donde la atmósfera se adelgaza hasta casi el vacío y se expone a la furia del Sol. La radiación ultravioleta solar rompe moléculas y átomos creando una neblina de electrones e iones que se extiende por todo el globo. No se puede despreciar la importancia de los gases neutros de la ionósfera, puesto que a 160 kilómetros de altitud hay aún, aproximadamente 10¹⁰ partículas neutras por cm³ de aire, mientras que el número de electrones es de 10⁵.

A 500 o 600 kilómetros de altitud aproximadamente, la atmósfera es tan poco densa que son extremadamente raras las colisiones entre las partículas neutras. A partir de los 500 Km, y hasta una altura indeterminada, se halla la Exosfera. En ella, abunda el hidrógeno ionizado y hay una pérdida de partículas (protones y electrones) que escapan al espacio exterior, pérdida que se ve compensada por el aporte de partículas en forma de viento solar.