Imagínese un pastel de capas, envolviendo la Tierra. Así es esencialmente como es la atmósfera de la Tierra: capas y capas de gas que rodean la Tierra, trabajando para proteger el planeta. Le pedimos a Rei Ueyama, científico atmosférico del Centro de Investigación Ames de la NASA, que nos explicara un poco más sobre la función y la importancia de nuestra atmósfera. Ueyama forma parte de la Rama de Ciencias Atmosféricas, que se centra en avanzar en nuestro conocimiento y comprensión de los comportamientos atmosféricos en todo el planeta. La investigación de Ueyama se centra específicamente en los procesos en la troposfera superior y la estratosfera, lo que también le permite apoyar las misiones aéreas de la NASA con apoyo en la predicción y planificación de vuelos, la recopilación de datos y los análisis.
"La atmósfera de la Tierra permite que exista la vida. . . como una burbuja protectora que rodea el planeta", afirmó Ueyama. Aunque no podemos ver directamente la atmósfera, proporciona el aire que respiramos y nos protege de los dañinos rayos ultravioleta (UV). La atmósfera también trabaja para atrapar el calor y mantener rangos de temperatura moderados y habitables. Sin él, la temperatura de la Tierra sería similar a la de la Luna, que experimenta fluctuaciones extremas de temperatura entre el día y la noche (-208 ° F a 250 ° F) debido a la falta de atmósfera.
Hay cinco capas principales que componen la atmósfera, diferenciadas por factores como la temperatura, la composición química y la densidad del aire.
1. Troposfera
La troposfera es la capa atmosférica más baja. La troposfera contiene todo el aire que las plantas necesitan para la fotosíntesis y los animales necesitan para respirar. El clima de la Tierra ocurre en esta capa, ya que es donde se encuentra gran parte de la masa atmosférica, incluida la mayor parte del vapor de agua. La troposfera es también la capa atmosférica más densa debido a la compresión de las capas superiores.
La troposfera interactúa con la superficie de la Tierra, creando gradientes de temperatura que impulsan el movimiento en el aire y el agua. El agua de la superficie de la Tierra se convierte en vapor de agua a través de la evaporación y la transpiración y se mueve a través de la troposfera, donde se condensa en nubes. Los vientos mueven las nubes, y el agua vuelve a bajar en forma de precipitación; lluvia, nieve, aguanieve y granizo.
Dentro de la troposfera, la temperatura disminuye con el aumento de la altitud como resultado de que el aire se vuelve más delgado en la parte superior de la capa. Esta disminución de la temperatura es la razón por la que vemos nieve en los picos de las altas montañas.
2. Estratosfera
La estratosfera es la capa por encima de la troposfera. En comparación con la troposfera, la estratosfera inferior experimenta aire menos turbulento debido a la reducción de la convección, el movimiento vertical del aire en la atmósfera. Esta región es donde vuelan los aviones comerciales de pasajeros. A diferencia de la troposfera, las temperaturas comienzan a aumentar a medida que aumenta la altitud dentro de esta capa, en gran parte debido a la presencia de la capa de ozono, que absorbe y protege a la Tierra de la radiación UV del Sol. Según Ueyama, esta variación de temperatura crea estabilidad, con aire más frío y denso en la parte inferior y aire cálido y menos denso en la parte superior.
3. Mesosfera
La mesosfera es la capa intermedia entre la estratosfera y la termosfera. Los meteoros se queman cuando entran en la mesosfera, debido a su velocidad de viaje y a la mayor presencia de moléculas de gas en la mesosfera en comparación con las capas atmosféricas exteriores: esto crea fricción y calor, que incineran los meteoros entrantes.
Al igual que la troposfera, las temperaturas comienzan a disminuir con el aumento de la altitud. La mesosfera es la capa atmosférica más fría, y Ueyama señaló que la mesopausa, el límite entre la mesosfera y la termosfera, es la parte más fría de toda la atmósfera. Esto se debe a que la mesosfera recibe menos radiación solar (luz solar) que las capas superiores y el aire es menos denso que las capas inferiores.
4. Termosfera
La termosfera reside por encima de la mesosfera. Esta capa es muy activa, hinchándose y encogiéndose en respuesta a los diferentes niveles de radiación solar del Sol. La termosfera puede alcanzar temperaturas de hasta 2000 °C (3632 °F) o superiores. Según Ueyama, la densidad de la capa (o más bien, la falta de ella) es responsable de sus altas temperaturas. Con tan pocas partículas de gas, cada una absorbe más energía radiativa, lo que hace que la termosfera alcance temperaturas tan altas. Esta capa es notable por ser el hogar de la Estación Espacial Internacional y otros satélites de órbita terrestre baja.
Dentro de partes de la mesosfera y la termosfera hay tramos de electrones de alta energía y átomos ionizados, conocidos como ionosfera (no dejes que la parte de la esfera del nombre te engañe: estos son grupos de partículas dentro de las meso y termoesferas). "Los rayos X de muy alta energía del Sol y la radiación UV golpean las moléculas [de gas], y eliminan electrones de sus átomos padres [dejando] una gran cantidad de iones. Por eso lo llamamos ionosfera", explicó Ueyama. Cuando estas partículas se excitan, chocan para crear auroras, también conocidas como auroras boreales y australes.
5. Exosfera
La exosfera es la capa más externa de la atmósfera terrestre, donde orbitan la mayoría de los satélites. La exosfera denota el fin de nuestra atmósfera y el comienzo del espacio exterior, aunque no hay una altitud máxima definitiva donde termina la exosfera. "Es como si las moléculas de aire se estuvieran escapando de la atmósfera de la Tierra", dijo Ueyama.
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