La Atmósfera
1.1 CONCEPTO
La atmósfera es la capa gaseosa que rodea la Tierra formada por la desgasificación que sufrió la Tierra en las primeras etapas de su formación.
La atmósfera está unida al resto del planeta por la gravedad, por lo que realiza todos los movimientos del mismo, rotación, precesión, nutación y traslación. El 97 % de la masa total atmosférica está retenida por la atracción gravitatoria en sus primeros 30 km.
1.2 COMPOSICIÓN
Los componentes de la atmósfera se encuentran concentrados cerca de la superficie, comprimidos por la atracción de la gravedad y, conforme aumenta la altura la densidad de la atmósfera disminuye con gran rapidez. En los 5,5 km más cercanos a la superficie se encuentra la mitad de la masa total y antes de los 15 km de altura, está el 95 % de toda la materia atmosférica.
La mezcla de gases que llamamos aire es una mezcla de nitrógeno (78,08 % en volumen) y oxígeno (20,94 %), la proporción de sus distintos componentes se mantiene casi invariable hasta los 80 km, aunque cada vez más enrarecido (menos denso) conforme vamos ascendiendo.
Los gases mayoritarios son: nitrógeno, oxígeno, argón y dióxido de carbono; otros cuya concentración se expresa en partes por millón (ppm), como neón, helio, metano y monóxido de carbono. Es interesante que, excepto los gases nobles, todos los demás elementos sean componentes fundamentales de la biosfera, aunque también en proporciones diferentes.
1.3 ESTRUCTURA DE LA ATMÓSFERA
Desde la superficie del planeta hasta una altura de unos 80 km, la composición química de la atmósfera se considera uniforme y consiste en una mezcla homogénea de gases (aire) denominada homosfera. A partir de este límite, la mezcla de gases no es tan uniforme y se disponen en una serie de capas que llamamos heterosfera.
La troposfera es la primera capa, la que está en contacto con la superficie de la Tierra. En ella se produce una disminución continua de la temperatura en altitud, hasta alcanzar los -70 °C a una altura comprendida entre los 10 km en los polos y los 18 km en el ecuador. Se caracteriza por la gran movilidad de los gases que la componen. En ella tienen lugar la mayor parte de los fenómenos atmosféricos y meteorológicos que conocemos. Su límite superior se denomina tropopausa.
La estratosfera es la segunda capa. En ella, a partir de la tropopausa, la temperatura aumenta hasta alcanzar los 10-20 °C. La estratosfera se extiende hasta unos 50 km de altitud, y no presenta movimientos en los gases que la componen. En ella se sitúa la capa de ozono (ozonosfera), que es la causante del aumento de temperatura al absorber las radiaciones ultravioletas e infrarrojas procedentes del Sol.
La capa de ozono es muy importante porque hace de filtro para esas radiaciones que, de alcanzar la superficie de la Tierra, harían imposible la vida. El final de la estratosfera se denomina estratopausa.
La mesosfera se caracteriza por una fuerte disminución de la temperatura, que alcanza los -140 °C. Acaba a una altitud de 80 km (mesopausa).
La termosfera es la última capa de la atmósfera. Se la denomina también ionosfera, porque sus gases están ionizados debido a la radiación ultravioleta. El oxígeno molecular y el nitrógeno son los encargados de la absorción de esta radiación, por lo que la termosfera alcanza temperaturas de unos 1.000 °C a los 800 km de altura.
Esquema de la estructura básica de la atmósfera, con sus capas y las altitudes a las que se encuentran
La Tierra actúa como un gigantesco imán cuyo eje coincide casi con el eje de giro. El campo de fuerzas de la magnetosfera se deja sentir a distancias superiores a los 5 diámetros terrestres (65.000 km), mucho más allá del límite de la atmósfera gaseosa.
Magnetosfera
La magnetopausa no tiene forma esférica, ya que el "viento solar" la deforma por el lado opuesto al Sol, dando lugar a una cola muy alargada.
El viento solar es un flujo de protones y electrones de alta energía procedentes de la superficie del Sol. Esta radiación choca con la magnetosfera, desviándose y dispersándose por el espacio interplanetario.
Dentro de la magnetosfera se localizan dos anchos cinturones de radiación que, en forma de croissant, envuelven casi la totalidad de la Tierra. Son los Anillos de Van Allen. Estos anillos son concentraciones de protones y electrones procedentes del Sol, que quedan atrapados en las líneas de fuerza del campo magnético terrestre. Estas partículas empiezan a brillar cuando chocan con los gases en la ionosfera, lo que provoca la aparición de las auroras boreal y austral.