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La estructura térmica de la atmósfera sigue una distribución vertical y está formada por cinco capas que son, desde la más cercana a la más lejana de la superficie, troposfera, estratosfera, mesosfera, termosfera y exosfera. Las zonas “frontera” entre dichas capas se denominan tropopausa, estratopausa y mesopausa.

La troposfera es la capa más cercana a la superficie del planeta y por tanto, la que más sufre los procesos de contaminación. En ella tienen lugar la mayoría de los fenómenos meteorológicos que influyen en la vida de las plantas y animales, así como las actividades humanas. Concentra el 75% de la masa gaseosa de la atmósfera y prácticamente todos los aerosoles. A lo largo de la troposfera la temperatura va disminuyendo a medida que aumenta la altitud, a un promedio de 6,5º menos por kilómetro. Al final de esta capa, a unos 17km de altitud, se encuentra la tropopausa, que define la frontera con la siguiente capa, la estratosfera, que se extiende hasta los 50km de altura. La tropopausa marca además una inversión de la temperatura, que en la estratosfera comienza a aumentar con la altitud. Al final de la estratosfera se encuentra la estratopausa, esto es, la frontera con el siguiente nivel atmosférico, la mesosfera. De nuevo se produce una inversión de la temperatura, que ahora desciende a medida que aumenta la altura, hasta un mínimo de unos -90º alrededor de los 80km de altitud. La mesopausa, que se encuentra al final de la mesosfera, marca el comienzo de la termosfera, en la que la intensa radiación solar hace que el movimiento de los gases aumente con la altura, lo que es físicamente equivalente e a decir que la temperatura se incrementa a medida que se asciende. En la mesopausa se produce, por tanto, la tercera y última inversión de la temperatura. Entre los 500km y los 750km de altitud se encuentra la capa más exterior, la exosfera, donde la atmósfera está formada únicamente por átomos de oxígeno, hidrógeno y helio.