La atmósfera es la envoltura gaseosa que rodea la Tierra y se encuentra unida a ella mediante la fuerza de gravedad. Este estrato vital no solo contiene los gases que son esenciales para la supervivencia de los seres vivos, sino que también actúa como un protector contra la radiación solar nociva y es fundamental en el ciclo del agua. Para obtener más información sobre la importancia de la atmósfera en nuestro planeta, puedes visitar la atmósfera de la Tierra.
Desde su formación hace aproximadamente 4600 millones de años, la atmósfera ha experimentado una serie de cambios significativos en su composición. Inicialmente, la atmósfera estaba compuesta mayoritariamente de dióxido de carbono (CO2), con poca o ninguna presencia de oxígeno. Fue solo a través de la actividad fotosintética de los primeros organismos vivos que el oxígeno comenzó a acumularse, creando finalmente una atmósfera similar a la que conocemos hoy en día. Para conocer más sobre la composición de la atmósfera, consulta este artículo sobre la composición de la atmósfera.
La atmósfera se puede dividir en capas horizontales definidas por diferentes variables, tales como presión, temperatura, densidad, composición química y estado molecular eléctrico y magnético. Estas capas no son uniformes a lo largo del planeta, ya que su espesor y características pueden variar considerablemente dependiendo de la ubicación geográfica y las condiciones climáticas. En relación a las capas de la atmósfera, se puede encontrar un análisis detallado en este recurso sobre las capas de la atmósfera.
A continuación, se presenta una descripción detallada de las principales capas de la atmósfera, comenzando desde la superficie terrestre hacia el espacio exterior:
1. Homosfera
La homosfera se extiende hasta una altitud de aproximadamente 80 km. En esta primera capa, la composición química de los gases es relativamente uniforme. Aquí, las leyes de los gases ideales se aplican, y se observa una mezcla continua de los componentes atmosféricos, lo que resulta en variaciones en densidad y presión a diferentes altitudes. La homosfera es donde se desarrollan fenómenos meteorológicos y se producen la mayoría de los eventos climáticos que experimentamos. Los cambios en la estructura de la atmósfera, incluyendo la homosfera, son esenciales para entender el clima, así que no dudes en leer más en este artículo sobre la variación de la temperatura con la altura.
2. Heterosfera
Por encima de la homosfera se encuentra la heterosfera, que comienza a una altitud de 80 km y se extiende hacia el espacio. En esta región, la composición química comienza a variar, ya que los gases más ligeros, como el helio y el hidrógeno, tienden a situarse en las capas más altas, mientras que los gases más pesados, como el oxígeno y el nitrógeno, se encuentran más cerca de la Tierra. Aquí la presión y la temperatura disminuyen considerablemente, y la mezcla de gases es menos uniforme. Para información sobre los fenómenos en esta capa, te recomendamos visitar este artículo sobre la atmósfera.
La heterosfera se divide en varias subcapas: la capa de nitrógeno (hasta 200 km), la de oxígeno atómico (entre 200 y 1.000 km) y la de helio (entre 1.000 y 3.500 km). La separación de gases ocurre debido a la difusión, lo que resulta en una disminución de la densidad a medida que se aumenta la altitud.
3. Troposfera
La troposfera es la capa más cercana a la superficie terrestre, que varía en altura entre 9 y 18 km dependiendo del lugar: menor en los polos y mayor en el ecuador. Este manto de aire no solo alberga la mayor parte de la vida en la Tierra, sino que también contiene aproximadamente el 75% de la masa de la atmósfera. En esta capa, la temperatura disminuye con la altitud, promediando una disminución de aproximadamente 0.65 °C cada 100 m de altitud. Para información adicional sobre cómo funcionan estas capas, te sugerimos leer este artículo acerca de las capas de la Tierra.
La troposfera es el lugar donde se producen los fenómenos meteorológicos, como la lluvia, los vientos y las tormentas. En la parte superior de la troposfera se encuentra la tropopausa, que marca la frontera entre la troposfera y la estratosfera, donde la temperatura se mantiene relativamente constante, y se minimiza la actividad convectiva. Para conocer más sobre los tipos de nubes que se forman en esta capa, consulta este artículo sobre los altocumulus.
4. Estratosfera
La estratosfera se extiende desde la tropopausa, que se sitúa a aproximadamente 15 km sobre la superficie, hasta la estratopausa a 50 km de altura. En esta capa, la temperatura comienza a aumentar con la altitud, un fenómeno que se debe a la presencia de la capa de ozono. Esta capa de ozono es crucial, ya que absorbe la mayor parte de la radiación ultravioleta dañina del sol, protegiendo así la vida en la Tierra. Para profundizar en la relevancia de esta capa, visita este artículo sobre la capa de ozono.
El ozono se concentra entre los 20 y 30 km de altitud. La estratosfera también es donde vuelan los aviones comerciales para evitar los efectos turbulentos de la troposfera.
5. Mesosfera
Situada entre los 50 y 85 km de altitud, la mesosfera es la capa más fría de la atmósfera, con temperaturas que pueden descender hasta -85 °C a su altitud máxima. En esta capa es donde los meteoritos se desintegran debido a la alta densidad atmosférica. Además, los fenómenos de las estrellas fugaces ocurren en esta región. Para saber más sobre cómo ocurren estos fenómenos, consulta este artículo que explica la formación de nubes cirrus.
La mesopausa es el término que se utiliza para referirse a la frontera superior de esta capa.
6. Termosfera
La termosfera, que se extiende desde 85 km hasta 600 km, experimenta un aumento significativo en la temperatura, que puede alcanzar hasta 1500 °C. En esta capa, la ionización de los gases es prominente, lo que da lugar a la formación de auroras boreales y australes. A medida que los gases son ionizados, se convierten en partículas cargadas eléctricamente que afectan a las comunicaciones de radio y a otros sistemas tecnológicos. Para entender cómo la temperatura varía con la altitud, visita .
La Estación Espacial Internacional orbita en esta capa, funcionando como un laboratorio de investigación internacional.
7. Exosfera
La exosfera es la capa más externa de la atmósfera, que se extiende desde 600 km hasta 10.000 km. En esta capa, los gases son extremadamente escasos y se encuentran en estado atómico, lo que significa que tienen una probabilidad muy baja de colisionar entre sí. Esta capa contiene los satélites de órbita baja y geoestacionaria, además de ser una región donde la atmosfera comienza a fusionarse con el espacio exterior. Aquí, los satélites se mueven a gran velocidad, y la atmósfera es casi inexistente.
La exosfera también alberga los Cinturones de Van Allen, que son regiones de radiación intensa en las que se encuentran partículas cargadas atrapadas por el campo magnético de la Tierra. Para más información sobre cómo la atmósfera de otros planetas se compara con la nuestra, te invitamos a leer este artículo sobre la atmósfera de Júpiter.
Impacto del Cambio Climático en la Estructura de la Atmósfera
Recientes investigaciones han demostrado que la actividad humana está alterando la estructura de la atmósfera. Por ejemplo, los gases de efecto invernadero han provocado que la troposfera se expanda y la estratosfera se contraiga. Este fenómeno puede ser responsable de cambios en los patrones climáticos y de la frecuencia de eventos climáticos extremos. Para una perspectiva más amplia sobre el efecto de los gases de efecto invernadero, puedes visitar este artículo sobre la conversión de gases de efecto invernadero en piedras.
La tropopausa, que separa la troposfera de la estratosfera, se ha elevado de manera significativa a lo largo de las últimas décadas, lo que sugiere que la capa de la atmósfera más cercana a la vida en la Tierra se está engrosando a medida que el calentamiento global progresa. Este engrosamiento podría traer consigo una mayor intensidad en las tormentas y otros fenómenos meteorológicos.
Además, la disminución de la estratosfera se ha correlacionado con cambios en la distribución de la temperatura, evidenciando que el cambio climático continúa afectando a la atmósfera en múltiples formas, lo que resalta la necesidad urgente de abordar las emisiones de gases de efecto invernadero.
La atmósfera, en su compleja estratificación, no solo es un componente esencial para la vida en la Tierra, sino que también es un indicador vital de los cambios ambientales que experimentamos. Es crucial que sigamos estudiando y comprendiendo estos cambios para proteger nuestro planeta y asegurar un futuro sostenible.
