viernes, 6 de marzo de 2015

Las regiones de la atmósfera y sus límites (II): la mesosfera, la ionosfera y la exosfera



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La mesosfera, que convencionalmente se considera la región de la atmósfera terrestre superpuesta a la estratopausa, llega hasta unos 80-90 kilómetros de altura y se caracteriza por temperaturas extremadamente bajas (¡de hasta -130 ºC!).

Atmosfera y geologia

La mesosfera está constituida por diversas capas de aire con densidad y presión rápidamente decrecientes, y con temperaturas significativamente variables. La disminución de la temperatura comienza a registrarse ya en la zona de la estratopausa y es correlacionable a la cada vez menor concentración de oxígeno presente en esta particular región y, por lo tanto, a la concentración de ozono que se forma a partir del oxígeno.

Las radiaciones ultravioletas de longitud de onda comprendida entre 2.000 y 3.000 Å (1 Å es igual a 1/10.000 mm) llegan a la mesosfera (las que poseen una longitud de onda inferior a 2.000 Å son absorbidas antes por las capas más externas), pero la escasez de oxígeno impide una absorción total. En consecuencia, no se dan en la mesosfera reacciones de disociación del oxígeno y de formación del ozono que permitan una producción de calor suficiente para calentar el aire. Particularmente sugestivo en la mesosfera es el fenómeno de la lluvia de estrellas, meteoritos que se vuelven incandescentes por rozamiento con las partículas suspendidas en la atmósfera. En la mesosfera, donde la atmósfera empieza a tener una cierta densidad, el rozamiento es muy elevado y provoca, por un lado, que los meteoritos aparezcan muy luminosos y, por el otro, que la materia que los compone se desintegre en muy breve tiempo (se habla incluso de fracciones se segundo).

- La ionosfera


La mesosfera se caracteriza, además de por su temperatura muy baja, por la presencia de iones (átomos dotados de cargas eléctricas positivas o negativas, según hayan perdido o ganado electrones). Tales iones, presentes sólo en pequeñas cantidades en la parte superior de la mesopausa, son en cambio muy abundantes en las regiones suprayacentes, que, precisamente debido a la presencia de iones, se conoce como ionosfera.

Esta región, en la cual se registra un aumento de la temperatura hasta valores sorprendentes a las 150 kilómetros, se caracteriza por la presencia de capas muy ricas en iones o electrones a consecuencia de la absorción de energía solar bajo forma de rayos X y rayos gamma.

Estos electrones e iones son particularmente abundantes en tres fajas o capas principales: capa D, entre 80 y 90 kilómetros de altitud, capa E, entre 90 y 160 kilómetros y capa F, dividida en F1 y F2, que se desarrolla por encima de los 200 kilómetros.

En la ionosfera se reflejan las ondas de radio que posteriormente son retornadas a la Tierra. Las capas inferiores reflejan las ondas de alta longitud de onda (son las ondas que permiten las comunicaciones de radio a grandes distancia). Debido a que los iones se forman gracias a la radiación solar, no debe sorprender el hecho de que la mayor producción de los mismos tenga lugar durante las horas diurnas y en el periodo de verano, cuando precisamente es más intensa la radiación solar.

Durante las horas nocturnas, las capas disminuyen en espesor y en número, disminuyen en espesor y en número, tanto que sólo se observan la capa E y una de las F. En los niveles inferiores de la ionosfera es bastante común el fenómeno inverso de la ionización, llamado recombinación. A consecuencia de este fenómeno, algunos iones negativos o algunos electrones pueden combinarse con iones positivos para dar átomos neutros o moléculas.

- La exosfera o atmósfera externa


La atmósfera se divide en capas características alternativamente por la disminución y el incremento de la temperatura del aire en relación con la distancia que las separa de la superficie terrestre.

La atmósfera externa, en cambio, es la región que se extiende por encima de la ionosfera, con la cual limita de un modo poco nítido. De hecho, la exosfera -o, lo que es lo mismo, la atmósfera externa- es una especie de zona de la ionosfera hacia el exterior de difusión cada vez más enrarecida y constituida por partículas aisladas de gas que pueden encontrarse incluso a grandes distancias entre ellas (¡incluso varios kilómetros!). Estas partículas son generalmente iones, protones y electrones, aunque también es posible encontrar átomos neutros y moléculas. Los estudiosos creen que ésta se alarga en el espacio hasta una distancia de 10.000 kilómetros e incluso más.

La zona más cercana a la ionosfera presenta elevadas temperaturas y, por ello, es conocida como termosfera. Sin embargo, es importante precisar que cuando se habla de temperaturas elevadas se hace referencia a la energía que poseen las partículas individuales bajo la forma de calor; por ello, siendo dichas partículas muy escasas, este calor no es suficiente para calentar cuerpos de grandes dimensiones que, consiguientemente, tendrían una temperatura muy baja: el choque con las partículas a través del cual se produce el intercambio de calor sería muy raro y por tanto insuficiente (una persona tendría una temperatura excesivamente baja para sobrevivir).

La termosfera que se superpone a la porción más externa de la ionosfera muestra, en el sentido descrito anteriormente, temperaturas incluso de 1.500 - 1.700 ºC, y se disipa en la exosfera a unos 1.000 kilómetros de distancia desde la superficie.

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- La atmósfera: artículos en nuestro blog de Biología y Geología


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