Las 6 capas de la atmósfera (y sus propiedades)

Nuestra atmósfera es una capa de gases que nos separa de la letalidad del vacío espacial y que, por si eso no fuera poco, alberga el oxígeno que respiramos y todos los otros compuestos que hacen posible la vida en la Tierra.

Pero la cosa no acaba aquí. La atmósfera terrestre, con sus cerca de 10.000 km de espesor, cumple con muchas otras funciones imprescindibles para garantizar la supervivencia de todos los climas y especies vegetales, animales, bacterianas y fúngicas.

Pero, ¿la atmósfera es igual en todos sus niveles? No. Esta enorme masa gaseosa se dispone en seis capas, cada una de ellas con unas propiedades y unas características propias, aunque, en su conjunto, le dan a la atmósfera su naturaleza.

Por ello, en el artículo de hoy, además de definir qué es la atmósfera terrestre, ver qué funciones desempeña, entender cómo se forma y describir por qué está formada, analizaremos las particularidades de cada una de estas capas.

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¿Qué es la atmósfera terrestre y qué funciones tiene?

La atmósfera terrestre es, a grandes rasgos, una capa de gases que envuelve el planeta Tierra desde la superficie del mismo hasta el vacío espacial, marcando un límite difuso con este que normalmente se marca en los 10.000 km. Eso es como ir y volver de Madrid a Nueva York. Por lo tanto, la atmósfera terrestre es algo muy grande.

Y por “difusa” queremos decir que no hay una clara delimitación entre lo que es “Tierra” y lo que es “espacio”, pues simplemente la atmósfera va perdiendo densidad hasta llegar en un punto en el que estamos en un terreno que es una mezcla entre lo terrestre y lo espacial. Sea como sea, esta frontera no está bien marcada.

Es en la atmósfera que se desarrolla toda la vida en la Tierra y donde se forman todos los climas y ecosistemas que conocemos, pues esta cumple con importantes funciones. Sin estos gases, la Tierra sería como la Luna, es decir, no habría nada que separara la superficie rocosa de la letalidad del vacío espacial.

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Todos sabemos lo importante que es esta atmósfera para la vida, pero, ¿somos conscientes de todas las vitales funciones que desempeña? Veámoslas:

• Protección mecánica: la atmósfera terrestre nos protege del impacto de pequeños meteoritos, los cuales se desintegran debido a la fricción causada por el “roce” con los gases de la misma.
• Efecto invernadero: tiene muy mala fama, pero esta es una propiedad natural de la atmósfera que permite retener el calor. Sin este efecto invernadero, la temperatura media de la Tierra sería de casi - 20 ºC y no de 15 ºC.
• Circulación de gases vitales: en la atmósfera hay una cantidad determinada de oxígeno y dióxido de carbono, los cuales van fluyendo por las cadenas tróficas para permitir la existencia de vida.
• Filtración de la radiación ultravioleta: la capa de ozono de la atmósfera nos protege de la entrada excesiva de radiación solar. Sin ella, la vida sería imposible.
• Presión atmosférica: La presión que ejercen todos los gases de la atmósfera sobre la superficie terrestre ha permitido la existencia de agua líquida. Y no hace falta recalcar la importancia de esto para el desarrollo de la vida.

Sin duda, el origen de la vida en la Tierra estuvo condicionado por muchos más factores, pero lo cierto es que la formación de una atmósfera con unas propiedades y composición tan particulares fue la base a partir de la cual esta empezó a construirse.

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¿Cuál es su composición y cómo se formó?

Una vez entendido qué es y cuáles son sus funciones en la Tierra, veamos por qué está compuesta la atmósfera terrestre. Es muy típico pensar que el gas mayoritario en ella es el oxígeno, pero esto es un error.

De hecho, el 78% de los gases de la atmósfera es nitrógeno, seguido (bastante de lejos) por el oxígeno, el cual constituye el 28% de la atmósfera. Y el 1% restante son todos los otros gases. El argón y el vapor de agua son los mayoritarios, siendo responsables solo estos dos de cerca del 0’93%. El 0’07% restante corresponde a gases como el dióxido de carbono, el hidrógeno, el neón, el ozono, el helio, etc.

Por lo tanto, la atmósfera es una mezcla de muchos gases distintos, aunque 99 de cada 100 moléculas de gas que hay en ella son de nitrógeno y de oxígeno.

Pero, ¿cómo se formó la atmósfera terrestre? Sin entrar en demasiados detalles ni complicar el artículo, debemos quedarnos con que la atmósfera que nosotros conocemos (antes, pasó por fases preliminares junto con la formación del planeta) se formó hace unos 3.100 millones de años gracias a la actividad de las primeras bacterias de la Tierra, que realizaban una fotosíntesis especial que culminaba con la liberación de oxígeno.

Esto hizo que, hace unos 2.400 millones de años, en la atmósfera hubiera (antes no había) ese 28% de oxígeno que permitiría el desarrollo de la vida.

Paralelamente, es importante entender que la atmósfera de un planeta se forma cuando, debido tanto a la actividad volcánica del planeta en sí como a la llegada de moléculas de la nebulosa estelar (hay que tener en cuenta que debemos remontarnos al origen del sistema solar), los gases quedan atrapados por la gravedad del planeta, orbitando a su alrededor.

¿Por qué capas está formada?

Ahora ya podemos, por fin, pasar a analizar las distintas capas de la atmósfera terrestre. Veremos las propiedades de cada una de ellas.

1. Troposfera

La troposfera es la primera capa de la atmósfera. Es la que se extiende desde la superficie terrestre hasta los 11 km de altitud. Nosotros y absolutamente todas las especies de la Tierra viven en la troposfera. Es en ella donde suceden todos los fenómenos meteorológicos conocidos.

Incluso los aviones comerciales vuelan dentro de estos 11 primeros km de atmósfera. Por regla general, por cada km que ascendemos, la temperatura baja unos 6 ºC. A pesar de representar el 0’11% del espesor total de la atmósfera, contiene el 80% de toda la masa de gases.

2. Estratosfera

La estratosfera es la segunda capa de la atmósfera. Se extiende desde la tropopausa (la frontera entre troposfera y estratosfera) hasta los 50 km. Esta tiene una clara división en una parte inferior y una superior, donde se acumulan el aire frío (más pesado) y el caliente (más ligero), respectivamente.

Por lo tanto, a diferencia de lo que sucede en la anterior capa, la temperatura aumenta con la altura. Y esto se debe a que, como veremos a continuación, la estratosfera es el lugar donde se forma y se degrada el ozono (O3), el cual formará la siguiente capa.

De hecho, en la capa cercana a la troposfera la temperatura es de -60 ºC, mientras que en la región que contacta con la siguiente capa es de hasta 17 ºC. Como dato interesante, el famoso salto de Felix Baumgartner en octubre del año 2012 se realizó desde la estratosfera, concretamente a los 34 km de altitud.

3. Ozonosfera

En el límite entre la estratosfera y la mesosfera encontramos la famosa capa de ozono. El ozono es un gas que se forma por disociación de una molécula de oxígeno (O2), dando lugar a dos átomos de oxígeno. Sin embargo, el oxígeno “libre”es muy poco estable, por lo que rápidamente se une a otra molécula de O2 para formar este compuesto.

Esto sucede debido a la radiación ultravioleta, que impulsa esta reacción química. Sea como sea, la capa de ozono, también conocida como ozonosfera, tiene un espesor de entre 10 y 20 km, lo suficiente para filtrar gran parte de la radiación solar.

El problema es que las emisiones de gases que contienen cloro y bromo están “rompiendo” las moléculas de ozono, de ahí que se diga que el cambio climático está siendo debido, en parte, al famoso “agujero de la capa de ozono”.

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3. Mesosfera

La mesosfera es la capa que se extiende desde la ozonosfera hasta los 90 km de altitud. A partir de este punto, la masa de gases empieza a disminuir de forma drástica y ya no quedan moléculas de vapor de agua. Esta pérdida de densidad viene acompañada de una disminución enorme en la temperatura.

De hecho, la temperatura llega a ser de -110 ºC, cosa que se explica porque no hay presencia de ozono, por lo que no se retiene el calor. La mesopausa, que es la capa más superior de la mesosfera, es el lugar más frío del planeta Tierra.

4. Termosfera

La termosfera es la capa que se encuentra entre la mesosfera y la exosfera, que, como veremos, es la última capa de la atmósfera. La termosfera se extiende desde los 90 km hasta los 500 km de altitud. Su composición se reduce básicamente al nitrógeno, por lo que, junto con el hecho de que la densidad sea muy baja, hace que no se mantenga el calor.

Esto hace que, dependiendo de si incide o no la radiación solar, las temperaturas varíen desde los -76 ºC hasta los 1.500 ºC. Es en esta capa donde los meteoritos que intentan entrar en la Tierra son destruidos, por lo que es la zona de la atmósfera que nos protege de sus impactos.

La termosfera también es conocida como ionosfera, pues es una zona en la que los gases absorben los rayos X y los rayos gamma, ambas radiaciones altamente energéticas, lo que hace que estén ionizados, es decir, cargados con electricidad.

5. Exosfera

La exosfera es la última capa de la atmósfera, la cual se extiende desde los 500 km hasta los 10.000 km. Pese a representar el 95% de su espesor, tiene una masa despreciable. Solo hay gases ligeros como el hidrógeno y el helio, pero a unas densidades tan bajas que el propio concepto de temperatura se pierde, pues esta depende del movimiento de las partículas. Y si no hay prácticamente partículas, “no hay temperatura”.

De hecho, la fuerza de la gravedad actúa tan poco en estos gases que continuamente están escapando hacia el vacío espacial. Como vemos, la exosfera es una capa muy difusa, pues está a medio camino entre la Tierra y el espacio.

Sea como sea, es en esta exosfera que orbitan todos los satélites meteorológicos y las estaciones espaciales que hemos enviado al espacio. Es la última capa de nuestro planeta antes de encontrarnos de pleno en el vacío espacial, donde ya no queda ninguna molécula gaseosa de nuestra atmósfera.