Clasificación de las capas atmosféricas

La atmósfera esta divida en capas, cada una de ellas con sus características propias: troposfera, estratósfera, mesosfera, ionosfera o termosfera y exosfera, separadas entre sí respectivamente por la tropopausa, la estratopausa, la mesopausa y la termopausa; los límites de cada división varían de cota con las diversas latitudes y para una misma localidad, varían en el tiempo.

En nomenclatura se utilizan también los términos homosfera y heterosfera, para definir respectivamente la región donde la composición atmosférica no presenta cambios sustanciales y la otra zona en la que dicha composición está sujeta a disociación molecular y a otros procesos tales como la difusión, la fotodisociacion, la fotoinización, recombinación.

Troposfera y tropopausa, capa inferior de la atmósfera terrestre y escenario de todos los procesos meteorológicos. La troposfera se extiende hasta una altitud de unos 11 km sobre las zonas polares y hasta unos 16 km sobre las regiones ecuatoriales. La tropopausa es la frontera entre la troposfera y la estratosfera. La troposfera contiene el 80% de toda la masa de gases de la atmósfera y el 99% de todo el vapor de agua.

En general, la temperatura de la troposfera decrece con la altitud a razón de 5 y 6 °C/km. En la troposfera, los intercambios de calor se producen por turbulencia y por el viento, y los intercambios de agua por evaporación y precipitación. La intensidad de los vientos crece con la altura, y las nubes más altas alcanzan una altitud de 10 km.

Estratosfera y estratopausa, la temperatura permanece en principio constante a una altura que varía entre 12 y 20km, después  va aumentando con la altura a razón de 1-3°C/km; sobre la tropopausa alta de lo trópicos esta región isoterma puede llegar a faltar, y en tal caso el aumento de la temperatura es de 2-4°C/Km. Este aumento de temperatura con la altitud, aumenta notablemente a partir de 30-35 km de altura, y a 50-60 km llegan a alcanzarse  temperaturas que oscilan entre 0 y 10°C.

Mesosfera y mesopausa, se encuentra después de la estratosfera y la temperatura vuelve a disminuir y alcanzar los valores mínimos, que pueden variar entre 70 y 90°C, alrededor de 80-90 km, altura a la cual se observan las nubes noctilucentes. En la mesosfera se encuentra también un estrato que  tienen la capacidad de reflejar las ondas largas empleadas en radiocomunicación. También la mesopausa, como la tropopausa y la estratopausa, experimentan variaciones con la altura debidas a los procesos atómicos y moleculares relacionados con los movimientos atmosféricos.

Ionosfera o termosfera y termopausa, en esta capa los componentes normales de la atmósfera, en una asociación mutable a causade la radiación solar de alta frecuencia, se disocian químicamente, absorben amplias bandas del espectro ultravioleta y aumenten  grandemente de temperatura a medida que crece la altitud, llegando a alcanzar desde 200 °C hasta más de 1 000 °C.

Estos valores, a consecuencia de la escasa densidad de aire y, por lo tanto, del enormemente ampliado camino libre que pueden recorrer las moléculas, no deben ser entendidos siguiendo el concepto que comúnmente se tiene de la temperatura, sino que representan la temperatura que sería necesaria a nivel del suelo para que estas moléculas tuvieran la misma energía cinética.

Exosfera, comienza mas halla de la termopausa, que llega hasta la altura en que la densidad atmosférica se equipara con la del gas interespacial que la rodea. Mientras una molécula choque con otras situadas más arriba, no puede escapar de la atmósfera, pero existe un nivel por encima del cual la probabilidad de colisión queda muy reducida y las moléculas pueden en este caso alejarse libremente con la velocidad que han adquirido en los últimos choques.

Si su velocidad es inferior a 11 km/s, estas moléculas describirán órbitas elípticas de mayor o menor amplitud y pueden volver a entrar en la atmósfera: cuando la velocidad es superior, las moléculas describen órbitas hiperbólicas y escapan de la atracción terrestre. Esta zona de  intercambio se llama orla de la atmósfera, se extiende hasta unos 2 500 kilómetros.