Composición y división vertical de la atmósfera
Capas de la Atmósfera
La atmósfera se divide en varias capas según la variación de la temperatura con la altitud:
Troposfera:
- Es la capa más baja, desde la superficie hasta la tropopausa.
- Contiene aproximadamente el 75% de la masa de la atmósfera y el 99% del vapor de agua.
- Casi todo el tiempo meteorológico (nubes, precipitación) ocurre aquí.
- La temperatura disminuye con la altura (aprox. 2°C/1000 ft o 0.65°C/100m).
- Composición del aire seco: 78% Nitrógeno, 21% Oxígeno, 1% otros (Argón, CO2, etc.). El vapor de agua varía entre 0% y 5%.
Estratosfera:
- Se extiende desde la tropopausa hasta la estratopausa (aprox. 50 km).
- La temperatura aumenta con la altura (inversión térmica) debido a la absorción de radiación UV por el ozono.
- Es una capa muy estable, con poca turbulencia vertical, ideal para el vuelo de jets comerciales en su parte inferior.
Mesosfera:
- Desde la estratopausa hasta la mesopausa (aprox. 85 km).
- La temperatura disminuye con la altura, alcanzando los valores más fríos de la atmósfera.
Termosfera:
- Desde la mesopausa hasta aprox. 600 km.
- La temperatura aumenta drásticamente.
Exosfera:
- La capa más externa, transicionando hacia el espacio.
La Tropopausa
Es el límite entre la troposfera y la estratosfera. Se define como el punto donde la temperatura deja de disminuir con la altura (se vuelve isotérmica o aumenta).
- Variación de Altura: La altura de la tropopausa no es constante; varía con la latitud y la estación (temperatura de la superficie).
- Ecuador: Más alta (~16-18 km / 56,000 ft) debido a la convección y expansión del aire caliente.
- Polos: Más baja (~8-10 km / 26,000 ft) debido a la contracción del aire frío.
- Estaciones: Más alta en verano, más baja en invierno.
- Relación Altura/Temperatura:
- Tropopausa Alta (Ecuador) -> Temperatura Más Fría (aprox. -80°C).
- Tropopausa Baja (Polos) -> Temperatura Más Cálida (aprox. -40°C).
- ISA (Atmósfera Estándar Internacional): Asume una tropopausa a 11 km (36,090 ft) con una temperatura constante de -56.5°C.
- Roturas de la Tropopausa: No es una superficie continua; existen roturas ("breaks") donde ocurren las corrientes en chorro (Jet Streams) y el intercambio de aire entre troposfera y estratosfera.
El Ozono (O3)
- Ubicación: El 90% se encuentra en la estratosfera (Capa de Ozono, entre 15-35 km). El 10% restante está en la troposfera.
- Función: Absorbe la radiación ultravioleta (UV) dañina del sol, lo que calienta la estratosfera.
- Peligros para la Aviación:
- El ozono es tóxico.
- En vuelos a gran altitud (crucero de jets en la baja estratosfera), la concentración puede ser peligrosa.
- Síntomas: Irritación de ojos, nariz y garganta, dolor de pecho, tos, dificultad para respirar.
- Los aviones modernos tienen convertidores catalíticos para descomponer el ozono antes de que entre en la cabina.
Vapor de Agua
- Es el componente gaseoso más importante para la meteorología.
- Es el motor principal de los patrones climáticos (transporte de energía, calor latente).
- Necesario para la formación de nubes y precipitación.