A medida que se asciende pueden notarse regiones bien
definidas entre si , entre estas regiones existen periodos de transición
entre ambas (fig 1).
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Figura 1: División
térmica de la atmósfera.
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La troposfera se encuentra desde la superficie terrestre
hasta una altura promedio de 13 km aproximadamente.
Su espesor suele variar según la zona de la Tierra, en el ecuador
alcanza una altura de 16 km, mientras que en los polos se reduce a 7
u 8 km.
En zonas templadas dependiendo la época del año,
su espesor varia haciendo mas ancha o angosta la tropopausa, ademas
sufre cambios constantemente afectada por el día, noche, estación,
temperatura del mar o el suelo.
En ella se encuentra la mayor cantidad de vapor de agua
y por su proximidad con la superficie se ve muy afectada por contaminantes
y las temperaturas reinantes, vientos, etc, es en ella pues donde ocurren
la mayoría de los fenómenos climáticos.
Su temperatura cae a razón de 6,5ºC cada
1000 metros, a esto se lo llama, "gradiente vertical de temperatura
standard" y es valor de referencia para una atmósfera ideal.
La altura a la que cesa la caída de temperatura
es el limite de la troposfera dando comienzo a una zona de transición
llamada tropopausa con una temperatura media de -45ºC ( 218ºK
).
La estratosfera posee una temperatura casi constante,
disminuyendo la agitación del aire, hacia los 25 km comienza
la estratopausa para dar paso a la mesosfera.
Caracterizada por un amplio rango de temperaturas, la
mesosfera alcanza 0ºC ( 273 ºK ) a unos 50 km de altitud,
esta es conocida como capa calienta, a 80 km comienza la mesopausa en
donde las temperaturas caen entre -80ºC y -110ºC.
Seguida a la mesopausa se encuentra la termosfera, caracterizada
por un marcado incremento de temperatura alcanzando los 500ºC a
500 km aproximadamente. Le sigue la termopausa y luego la exosfera
Esta ultima es la capa límite de la atmósfera,
no posee un límite definido, pues las moléculas que la
conforman van disminuyendo paulatinamente hasta desaparecer.
Basados en este criterio podemos definir dos grandes
capas , la ozonosfera y la ionosfera.
La Ozonosfera : Se sitúa entre los 12
y 50 kilómetros, posee cantidades apreciables y constantes de
ozono, alcanzando un máximo a aproximadamente 20 km de altitud.
El ozono ( O3 ) es una variedad
aleotrópica del oxigeno, que se une de a tres átomos en
lugar de a dos como es comúnmente, normalmente se forma una nube
de ozono en presencia de un arco voltaico (chispa eléctrica).
Posee una densidad mayor que el oxigeno y el nitrógeno
lo que hace difícil entender por que se encuentra a esas altitudes.
La explicación que se encontró para esto
es el la de una permanente producción y destrucción por
acción de las radiaciones solares, a expensas del oxigeno molecular.
La radiación ultravioleta solar disocia la molécula
de oxigeno en dos átomos, para luego estos unirse de a tres,
como la cantidad de ozono es constante, esto supone una destrucción
del mismo estas vez por rayos infrarrojos, pues demostró ser
muy inestable en presencia de este tipo de radiación, para convertirse
nuevamente en oxigeno molecular.
En las reacciones se desprende calor, en consecuencia
en la estratosfera la temperatura casi no varia dando origen a la tropopausa.
Como es imaginable el proceso esta en relación
directa con la radiación solar, a pesar de esto, la mayor cantidad
almacenada de ozono no se encuentra en los trópicos, si no en
los polos por acción de los vórtices polares. La máxima
cantidad se da en otoño, después de absorber grandes cantidades
de radiación y es mínima en verano a causa de la baja
radiación que se da en invierno.
Como es de conocimiento publico el ozono es el filtro
solar natural de la Tierra, el espesor de la capa se ve notablemente
disminuido por causa de la contaminación proveniente de la superficie,
siendo particularmente destructivos los productos cloro-fluor-carbonados
presentes en gases de aire acondicionado, aerosoles, matafuegos, etc.
Ya se observan consecuencias de su desaparición,
como ser, aumento de los casos de cáncer de piel y melanomas
malignos, disminución del planktum oceánico, disminución
de los procesos de fotosíntesis, cambios en la genética
humana, aumento de la temperatura global y los cambios climáticos
que esto implica.
Hay una relación entre el ozono y las turbulencias,
pues provoca el aumento del gradiente de temperatura dando como consecuencia
el aumento de la cizalladura vertical del viento, haciendose también
presente en las turbulencias de aire claro.
En verano el ozono puede descender hasta la superficie,
puede dar origen a irritación en ojos, boca y garganta, es causa
de disminución de la visión nocturna y puede originar
problemas respiratorios después de tres horas de exposición.
Se debe, en lo posible, evitar los niveles de vuelo
donde haya presencia de ozono por el bien del planeta y los pasajeros.
Utilizando filtros catalíticos, el ozono puede eliminarse del
aire introducido en la cabina aunque no se ha encontrado una solución
eficaz a la corrosión que causa.
La Ionosfera : Es la porción de la atmósfera
que posee una gran cantidad de electrones libres, lo que afecta notablemente
la propagación de ondas electromagnéticas.
Las ondas sufren una reflexión en la alta atmósfera
y luego vuelven a la superficie en forma de eco, en algunas ocasiones
se forman unas zonas de silencio entre el eco y la estación transmisora.
La reflexión es producida por la gran concentración
de electrones en las capas altas de la atmósfera, se pensó
en principio en una sola capa reflectora, luego investigaciones posteriores
hallaron varias mas, debido a la tendencia de distribuirse en forma
estratificada que poseen los electrones.
Debajo de los 60 km de altitud la concentración
de electrones forma estratificada es casi nula, encontrandose las capas
mas definidas entre los 90 y 400 km, capas que sufren marcadas variaciones
entre la noche y el día, debido a que, la formación de
electrones libres esta relacionada con la radiación ultravioleta
y el bombardeo de partículas (fig 2).
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Figura 2: capas
de la Ionosfera.
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La Ionosfera se divide en regiones, utilizando como
referencia la frecuencia critica de penetración de las ondas
electromagnéticas, determinandose las siguientes :
Capa D
: Situada entre los 60 y 100 km de altitud no se encuentra muy bien
definida, la concentración de electrones es baja, no tiene
mucho poder de reflexión de ondas, mas bien es absorbente de
las mismas y desaparece de noche.
Capa E
: Su espesor varia de 10 a 40 km y se encuentra entre 90 y 130 km
de altitud, es muy reflectante debido a la alta concentración
de electrones libres.
Capa F1
: Su altitud varia entre 160 y 280 km según la hora del día,
siendo mas baja en el mediodía y la mas alta en la salida y
la puesta del sol, su espesor es del doble de las capas anteriores
y se comporta como la capa E.
Capa F2
: Su altitud varia entre 280 y 350 km y su espesor oscila entre 60
y 200 km, si bien puede hacerse muy delgada mantiene la concentración
de electrones aunque con un detrimento de la cantidad total, teniendo
la densidad máxima de electrones en pleno invierno al revés
de lo que ocurre con las capas F1 y E. Durante
la noche la capa F1 asciende fundiendose con
la F2 formando así la denominada capa
F.
Capa G
: Hasta ahora es la capa mas alta conocida, se sitúa entre
los 500 y 600 km durante el día, no se tiene información
precisa de su altitud durante la noche, de hecho es la capa sobre
la que menos conocimientos se tiene, como la atmósfera a la
altura a la que se presenta esta capa es un gas tan enrarecido, difícilmente
pueda tener una gran concentración de electrones libres.
Las ondas mas afectadas son las de medium frequency
(MF) y la mitad inferior de high frequency (HF).
En baja y media frecuencia, durante el día, el
alcance depende de la potencia del emisor y por acción de la
capa D casi no hay hondas reflejadas, siendo las marcaciones de los
radio-ayudas precisas. En cambio de noche el alcance aumenta notoriamente,
pues desaparece la capa D, como persisten la E y la F aparecen componentes
reflejadas a gran distancia, esto causa en ciertos momentos la aparición
de marcaciones azimutales erróneas y cambiantes, a esto se lo
conoce como "efecto noche".
La actividad solar afecta y modifica directamente la
estructura de la ionosfera, esto provoca el efecto conocido como "fading"
en baja (LF) y media (MF) frecuencia.
Existen tres tipos de perturbaciones :
Perturbaciones
Ionosféricas súbitas (SID) : Causan un fuerte
aumento de la absorción de la capa D, esto provoca la atenuación
de las señales, pudiendo hacerlas desaparecer por periodos
de un par de horas.
Tormentas Ionosféricas
: Disminuyen el poder de reflexión de la capa F y por ende
el alcance de las transmisiones.
Tormentas
magnéticas : Se relacionan directamente con las auroras
boreales y causan fluctuaciones notorias en el campo magnético.
En la actualidad se esta recurriendo a equipos de alta
frecuencia que prácticamente no se ven afectados por estas perturbaciones.