Capas de la atmósfera: una guía para las zonas aéreas de la Tierra

Escrito por TWSE Explica

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Amanecer sobre la Tierra destacando Australia desde el espacio.

Cuando miras al cielo, la troposfera es crucial para nutrir la nubes sobre ti. Pero más allá de esta capa respirable, hay otras cinco regiones importantes para la vida en la Tierra.

En la troposfera, corrientes en chorro funcionan como autopistas aéreas. Estas rápidas corrientes de aire, moldeadas por la rotación del planeta y la variación de temperatura, dictan gran parte de las rutas de vuelo transcontinentales y los patrones climáticos. Los aviones comerciales navegan por estos corredores.

En la calma estratosférica, las moléculas de ozono protegen, absorbiendo atentamente la dañina radiación ultravioleta. La elegancia de la aurora adorna la termosfera. Aquí, por encima de lo más alto nubes, los satélites orbitan la Tierra. Por encima está la exosfera, más conocida coloquialmente como “espacio exterior”.

Profundicemos en las capas de la atmósfera y exploremos lo que hay dentro de cada una.

Infografía

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La troposfera: el motor meteorológico de la Tierra

La troposfera es la capa atmosférica más cercana a la superficie de la Tierra, donde ocurren prácticamente todas las nubes y los fenómenos meteorológicos, y varía en altura. Tiene tan solo cuatro millas de altura en los polos, pero hasta 12 millas de altura en el ecuador. Temperatura en general disminuye con altura en la troposfera, alcanzando su punto más frío en la tropopausa, la frontera entre la troposfera y la estratosfera.

¡Las temperaturas aquí pueden ser tan bajas como -60°F (-51°C)!

Las tormentas se forman y se disipan en esta capa, los arcoíris cruzan el cielo después de la lluvia y los vientos alisios viajan incansablemente sobre los océanos.

Nube de estante. La imagen se ha mejorado para resaltar las características de la nube.

Influencia climática y actividad humana

La troposfera está indisolublemente ligada a las actividades humanas, lo que influye en los patrones climáticos. La abundante presencia de gases de efecto invernadero, principalmente procedentes de la quema de combustibles fósiles, intensifica el calentamiento global y altera los ritmos climáticos naturales.

La actividad industrial emite dióxido de carbono a esta capa atmosférica, exacerbando el efecto invernadero.

La urbanización desplaza los paisajes naturales y altera los microclimas locales. Estos cambios localizados, aunque aparentemente menores, pueden culminar en cambios climáticos significativos a escala global.

Las prácticas agrícolas modifican la composición química de la troposfera mediante la liberación de metano y transforman el albedo (la capacidad de atrapar calor) de la Tierra, influyendo en el clima local y las tendencias climáticas a largo plazo. Los cambios en el uso de la tierra, la deforestación y ciertos cultivos como los arrozales amplifican estos efectos.

La estratosfera: el dominio del ozono

La estratosfera se encuentra por encima de la troposfera y es la capa protectora que nos protege de la dañina radiación ultravioleta del sol, gracias al ozono. Aquí, los aviones comerciales navegan, aprovechando la relativa calma y estabilidad de la capa para viajes más eficientes. La estratosfera está a unas 4 a 12 millas (6 a 20 kilómetros) sobre la superficie de la Tierra, es la más cercana a la superficie en los polos y termina a unas 31 millas por encima de nosotros.

Debido al calor liberado por la creación de ozono debido a los rayos ultravioleta del sol, las temperaturas aumentan con la altura en esta capa. Las temperaturas en la cima de la estratosfera promedian alrededor de 5°F (-15°C).

A diferencia de la troposfera, el clima rara vez ocurre en la estratosfera y generalmente se limita a las capas más bajas (las “cimas superiores” de tormentas). Sin embargo, en ocasiones se forman aquí nubes noctilucentes.

Las nubes noctilucentes, también conocidas como nubes mesosféricas polares, aparecen a gran altura en la estratosfera, generalmente durante los meses de verano en las regiones polares. Están compuestos por pequeños cristales de hielo que reflejan la luz del sol, creando un impresionante despliegue de luminosos tonos azules y plateados contra el cielo nocturno.

La formación de las nubes noctilucentes todavía no se comprende del todo, lo que añade un aire de intriga a estos fenómenos esquivos. Los científicos creen que se forman cuando el vapor de agua se congela sobre partículas de polvo meteórico en lo alto de la atmósfera. Las temperaturas extremadamente bajas en las capas superiores de la estratosfera, combinadas con la presencia de estas partículas microscópicas, crean las condiciones perfectas para su formación.

A altitud de crucero, los aviones comerciales surcan la estratosfera inferior.

Los aviones suelen navegar por la estratosfera inferior, bordeando la capa de ozono, para lograr condiciones de vuelo óptimas.

La mesosfera: misterios y meteoritos

La mesosfera, la tercera capa de la atmósfera de la Tierra, se encuentra por encima de la estratosfera y es donde la temperatura del aire comienza a caer en picado. Con una altitud de entre 31 y 53 millas, mientras que las temperaturas son algo tolerables para los humanos más cerca de la superficie, en los tramos superiores, las temperaturas caen a -184 °F (-120 °C).

Pero esto es algo bueno, ya que las características térmicas de la mesosfera ayudan en una importante tarea planetaria: la desintegración de los meteoroides. Cuando observamos una estrella fugaz cruzar el cielo nocturno, somos testigos de cómo estas partículas se vaporizan en las crecientes temperaturas de la mesosfera a medida que descienden.

estrella fugaz
Los meteoros suelen quemarse en la mesosfera. (Javier Vieras/Flickr)

Esta capa atmosférica sigue siendo menos explorada que otras, ya que es demasiado alta para los aviones y demasiado baja para los satélites, lo que crea una barrera que desafía la observación humana directa. Sin embargo, protege nuestro planeta, incinerando la mayoría de los meteoros que se atreven a entrar en la atmósfera terrestre.

La termosfera: calentándose

La termosfera se encuentra entre 53 millas (85 km) y 375 millas (600 km) sobre la superficie de la Tierra y es una superautopista muy transitada para satélites fabricados por humanos.

Aquí los satélites pueden mantener órbitas consistentes alrededor del planeta. Gracias a las escasas moléculas atmosféricas de la termosfera, estos satélites encuentran menos resistencia, lo que les permite moverse más libremente y mantener su velocidad con un consumo mínimo de combustible.

La atmósfera comienza a adelgazarse en esta capa, aunque hay una diferencia drástica de temperatura en esta capa (la mayor que cualquier otra, ¡de ahí su nombre!). Mientras que las temperaturas en la parte inferior de la termosfera son tan bajas como -184 °F (-120 °C), en la parte superior de esta capa las temperaturas pueden elevarse por encima de los 3600 °F (2000 °C).

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Auroras boreales en Alaska

La Majestad de la Aurora

Las auroras boreales y australes pintan el cielo con una belleza impresionante, visible principalmente desde las altas latitudes. Por lo general, ocurren en los tramos más bajos de la termosfera. Estos fenómenos naturales, que se observan mejor en las regiones polares, son una espectacular colisión de partículas y gases atmosféricos.

¿Dónde comienza el "espacio exterior"?

La demarcación entre la atmósfera y el espacio no es un límite claro sino un desvanecimiento gradual en el cosmos. La mayoría de las definiciones actuales lo sitúan en algún lugar de la termosfera.

Línea Kármán: Aproximadamente a 100 kilómetros (62 millas) sobre la Tierra, la Línea Kármán es reconocida internacionalmente como el borde del espacio. El aerodinámico Theodore von Kármán calculó dónde la atmósfera se vuelve demasiado delgada para soportar los vuelos aeronáuticos. La Fédération Aéronautique Internationale utiliza la Línea Kármán para definir las regiones de astronáutica y aeronáutica. Por encima de esta altitud, las naves espaciales están sujetas al derecho espacial internacional más que a las normas de aviación.

Theodore von Kármán hizo un trabajo excelente: en 2009, los científicos informaron que un generador de imágenes de iones supratérmico (un instrumento que mide la dirección y velocidad de los iones) les permitió establecer un límite a 118 km (73,3 millas) sobre la Tierra, muy cerca. según los cálculos de Theodore von Kármán.

La exosfera: bienvenido al espacio exterior

Situada sobre las capas atmosféricas de la Tierra, la exosfera es el lugar donde el aire da paso gradualmente al vacío del espacio. Los átomos de hidrógeno y helio, finamente dispersos, susurran la transición del aire que respiramos al vacío cósmico.

En esta escasa región existen pocas moléculas de aire que esquivan los satélites en su órbita.

Aquí, la frontera entre la atmósfera y el espacio exterior se vuelve confusa. En el límite exterior de la exosfera, los gases escapan del alcance de la Tierra y se desangran lentamente hacia el vacío del espacio interplanetario.

La exosfera se extiende hasta 10.000 kilómetros (6.200 millas) sobre nosotros y desaparece en el océano celestial. Aquí el término “aire” pierde su significado tradicional a medida que nos adentramos de puntillas en las extensiones del espacio.

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