Estructura y Función de la Atmósfera Terrestre

La Atmósfera Terrestre: Estructura y Función

Radiación Solar y Atmósfera

El Sol emite una serie de partículas (protones y electrones) y radiaciones electromagnéticas. La mayoría de las partículas solares son desviadas por el campo magnético de la Tierra, por lo que no alcanzan la superficie terrestre. Las radiaciones electromagnéticas se dividen en tres grupos: onda corta, visible y onda larga.

Las diversas capas de la atmósfera actúan como un filtro, permitiendo que solo las radiaciones situadas en el centro del espectro las atraviesen sin dificultad. Se trata principalmente de luz visible que, además de intervenir en la fotosíntesis, interviene en la dinámica de las masas fluidas, poniéndolas en circulación por todo el planeta.

Las radiaciones de longitud de onda corta (rayos gamma, rayos X y UV de menor longitud de onda) poseen gran energía y poder de penetración. Todas ellas son filtradas por las capas altas de la atmósfera. Si llegaran a la Tierra, actuarían como cuchillos, rompiendo moléculas debido a la ionización de sus átomos. Por el contrario, las de onda más larga, como las de radio, no tienen ningún impedimento para su penetración; quedan ahogadas por las emitidas desde la Tierra, que usamos como medio de comunicación.

Capas de la Atmósfera

Troposfera

Es la capa inferior de la atmósfera y termina en la tropopausa. Su altitud varía con la latitud (aproximadamente 9 km en los polos, 12 km en latitudes medias y 16 km en el ecuador) y con las estaciones (es más elevada en verano que en invierno porque el aire cálido es menos denso). Su importancia radica en que, debido a su compresibilidad, concentra el 80% de los gases atmosféricos que posibilitan la vida (N₂, O₂ y CO₂).

La mayor concentración de estos gases cerca de la superficie hace que la presión atmosférica (peso ejercido por la atmósfera sobre la superficie terrestre) descienda bruscamente en esta capa, desde unos 1013 mbar (milibares) en la superficie hasta unos 200 mbar en la tropopausa. También disminuye la temperatura, desde unos 15°C de media en su parte inferior hasta unos -70°C en la tropopausa (el aire se calienta por debajo). Esta disminución tiene un valor medio de 0,65°C/100 m y se denomina gradiente vertical de temperatura (GVT).

Aquí tiene lugar el efecto invernadero, originado por la presencia de ciertos gases (CO₂, vapor de agua, etc.) que absorben prácticamente toda la radiación infrarroja procedente del Sol y, aproximadamente, el 88% de la emitida por la superficie terrestre. También ocurren la mayoría de los cambios meteorológicos, por lo que se denomina capa del clima: se forman la mayoría de las nubes y precipitaciones, y existen movimientos verticales (ascendentes y descendentes) del aire que lo reciclan, facilitando la dispersión de contaminantes y polvo en suspensión procedentes de desiertos, volcanes, sal marina, transporte y actividades industriales. Estos se acumulan en la denominada capa sucia (los primeros 500 m) y su presencia se detecta por la coloración rojiza del cielo al amanecer y al atardecer.

Estratosfera

Se extiende desde la tropopausa hasta la estratopausa, situada a 50-60 km de altitud. El aire es muy tenue y no existen movimientos verticales, sino horizontales, debido a su disposición en estratos o capas superpuestas. Además, no existen nubes, salvo en su parte inferior, donde se forman nubes de hielo de estructura muy tenue (noctilucentes). Entre los 15 y 30 km de altura se encuentra la capa de ozono, donde se concentra la mayor parte del ozono atmosférico. La temperatura aumenta hasta alcanzar su valor máximo (entre 0 y 4°C) en la estratopausa.

Mesosfera

Se extiende hasta la mesopausa, situada hacia el kilómetro 80. Aunque la densidad del aire es muy reducida, es suficiente para que el roce de las partículas provoque la inflamación de los meteoritos, dando lugar a las estrellas fugaces. La mayoría se consumen y no alcanzan la superficie terrestre. La temperatura disminuye de nuevo hasta unos -80°C.

Ionosfera o Termosfera

Se prolonga hasta el kilómetro 600 aproximadamente. La temperatura aumenta hasta unos 1000°C debido a la absorción de radiaciones solares de onda corta (rayos X y gamma) por las moléculas de nitrógeno y oxígeno, que se transforman en iones positivos, liberando electrones. Esto crea un campo magnético terrestre entre la ionosfera (positiva) y la superficie terrestre (negativa). Desde la ionosfera fluyen cargas positivas hacia la superficie, y desde esta ascienden cargas negativas hacia la ionosfera. Este trasiego de cargas descargaría el condensador terrestre en minutos, pero las tormentas lo recargan. En esta capa rebotan algunas ondas de radio, haciendo posible las comunicaciones, aunque a veces las radiaciones solares las interfieren.

En ocasiones, sobre las zonas polares, el rozamiento de los electrones solares contra las moléculas de esta capa produce auroras boreales (hemisferio norte) y auroras australes (hemisferio sur). Su color depende de la molécula impactada y de la presión atmosférica: amarillo-verdoso (oxígeno a baja presión), rojo (oxígeno a muy baja presión) y azul (nitrógeno).

Exosfera

Se extiende hasta el kilómetro 800 aproximadamente. Es la última capa y su límite se define por una bajísima densidad atmosférica, similar a la del espacio exterior. El aire es tan tenue que no puede captar la luz solar, por lo que el cielo se oscurece hasta la negrura del espacio exterior.