Termosfera: la Capa más Caliente de la Atmósfera
La termosfera es la capa expandible de la atmósfera. Está formada por dos o más estratos que se diferencian por la composición de los gases, moléculas y átomos cargados eléctricamente. Es influenciada por los rayos del sol. Tiene sus límites en la mesopausa y la exosfera. En la cuarta capa de la atmósfera se registran las auroras polares, incitadas por la acción del sol en la magnetosfera. También se propagan las ondas electromagnéticas que hoy permiten formas diversas de comunicación.
¿Qué es la termosfera?
La termosfera es la capa extensible de la atmósfera de la Tierra. Su nombre denota calor de la esfera o esfera caliente, en ella la temperatura supera los 1000ºC. Se ubica entre la mesosfera y la exosfera. Es también llamada ionosfera por su composición, rica en gases ionizados y partículas cargadas. Esta capa guarda ligeras similitudes con la estratosfera, su temperatura aumenta según se aleja del suelo. Y está formada por dos subcapas o regiones que tienen la propiedad de reflejar ondas electromagnéticas. La termosfera es mucho más ancha que las capas inferiores de la atmósfera, pero más delgada que la exosfera. Forma el segundo frente de la Tierra contra la injerencia del sol: rayos gamma, rayos X y ultravioleta (UV).
¿Cuál es su función?
La termosfera absorbe la radiación electromagnética suministrada por el sol. Sortea los rayos gamma, de gran penetración. Frena los rayos X producidos por fenómenos extra nucleares en la órbita electrónica. Y filtra los rayos ultravioletas caracterizados por la radiación no ionizante – ionizante. Invasiones no percibidas por el ojo humano, pero con serias consecuencias para la salud. La termosfera contribuye a la preservación de la vida en la Tierra.
La capa también protege al planeta de la irrupción de meteoroides. Crea una densa barrera de aire delante de los meteoros y un vacío en sus estelas. La condición precisa la entrada de aire a través de los poros y grietas de las rocas, y el calor condensado en el interior las desintegra. Reduce inclusive la capacidad de los meteoritos que continúan hacia la Tierra. Evita cráteres y otros efectos del impacto de los meteoroides en la porción sólida del planeta.
A través de las subcapas o regiones de gas ionizado, la termosfera difunde las ondas de radio de frecuencia media y otras señales electromagnéticas. Propagación aprovechada en el campo de las telecomunicaciones. El uso de las bandas está regulado.
¿Dónde se ubica?
La termosfera existe por encima de la mesosfera, donde termina la mesopausa, a aproximadamente 80 kilómetros del suelo. Casi 97 veces la distancia vertical del Burj Dubai, el edificio más alto del mundo, con 828 metros.
¿Dónde están sus límites?
La cuarta capa de la atmósfera tiene un grosor aproximado de 500 kilómetros, desde la mesopausa hasta la exosfera. Aunque su dimensión como la temperatura varían en sintonía con la actividad solar. Su límite inferior está entre los 80 y 120 kilómetros sobre la superficie terrestre. Su límite superior entre los 600 y 1.000 kilómetros, donde se une tenuemente a la capa más externa del sistema.
Características de la termosfera
La termosfera se nutre de la radiación solar, su calentura sube de forma constante, en especial durante el día. Es la capa más caliente de la atmósfera. Una peculiaridad de la capa es que su grosor aumenta según la intensidad del calor, activando su función protectora. Su aire es poco denso, las partículas se encuentran dispersas, tanto que la capa llega a ser comparada con la exosfera y la salida al espacio exterior. La separación entre moléculas crea una atmósfera tácitamente fría. Además afecta la transmisión de ondas sonoras, éstas no se propagan en el vacío.
Está constituida por dos subcapas: Heaviside y Appleton. También una tercera que se observa sólo durante el día. Todas, transmisoras de ondas electromagnéticas. Los vientos y la circulación ionosférica promueven el movimiento de energía en la atmósfera. A partir de las variaciones termosféricas puede predecirse con mayor precisión los cambios en la atmósfera.
¿Cuál es su composición?
La termosfera ostenta menos del 0.1% de la masa atmosférica. Está compuesta por moléculas neutras, cationes y electrones libres, de oxígeno, nitrógeno, helio y otros elementos, distribuidos según la altura. Éstos constituyen subcapas –diferenciadas- de gases ionizados y en la parte más alta, plasma. La ionización de los gases en esta región de la atmósfera, resulta de la interacción con la radiación solar. Los violentos rayos rompen las moléculas y átomos, liberan electrones.
Las subcapas que integran la termosfera se conocen como capa E o Heaviside y capa F o Appleton. La primera se halla entre los 80 y 150 kilómetros sobre la superficie terrestre, consiente la difusión del espectro radioeléctrico de onda media. La propagación de las ondas está limitada por la hora del día (acción del viento solar), estación del año y la cantidad de actividad electromagnética del sol. El espectro radioeléctrico viaja eficazmente en la noche cuando el viento solar separa a la capa de la Tierra.
La capa F se divide a su vez en dos estratos: F1 y F2. La primera está entre los 180 y 300 kilómetros sobre el nivel del mar. La F2 se ubica entre los 300 y 500 kmsnm. Reflejan ondas electromagnéticas de hasta 10 megahercio. Y replican además las difundidas en la capa E, superiores a 3 HMz. La termosfera cuenta con una tercera subcapa o región, citada como capa D, observada sólo durante el día. Absorbe radiación espacial en grandes porciones.
¿Cómo varía la temperatura de la termosfera?
En la termosfera la temperatura varía de forma constante, en el día, durante cada estación y según la dinámica del sol. Su comportamiento es dictado por la radiación solar y la ionización de las moléculas y partículas. Siempre ascendente, reservando el mayor calor en la región más alta. Y más pronunciada durante el día, cerca de las 14:00 horas, cuando el contenido de electrones libres alcanza su máximo valor.
Su temperatura habitual oscila entre los 500ºC y 1500ºC. Aumenta aún más cuando el sol se encuentra activo, hay movimiento en las manchas solares, expulsiones de masa coronaria o erupciones solares. Fenómenos que junto a la intensa emisión de rayos X inciden en los procesos de ionización y aumento de la densidad del plasma.
¿Qué fenómenos ocurren en la termosfera?
En la termosfera se observa el fenómeno conocido como aurora (boreal y austral), iniciado y también desarrollado en la exosfera. Aunque en la capa más externa la aurora es menos común por la baja densidad de la atmósfera. Las partículas solares cargadas –llevadas por el viento solar- colisionan contra la magnetosfera. La fuerza de la capa conduce las fuertes radiaciones hasta los polos. En las terminaciones, la energía se almacena para luego ser liberada en forma de radiaciones electromagnéticas, vía a la termosfera.
En detalle, durante el recorrido por las líneas del campo magnético, las partículas cargadas chocan contra moléculas y átomos en su nivel fundamental de energía. La exaltación provocada en los elementos de la atmósfera de la Tierra dura poco. En millonésimas de segundo, la energía es liberada formando un espectro visible que se traduce en luz.
Las auroras son apreciadas durante la noche y sobre los 95 kilómetros de altura. Presentan diversas formas y colores, estos últimos determinados por la especie de moléculas y átomos excitados. Las auroras pueden durar minutos u horas. Se denominan según el lugar de aparición, boreal en el polo norte, austral en el polo sur.
Importancia
La ionosfera funciona como una esponja, atrapa y reconduce parte de las radiaciones solares más nocivas para la salud. También juega un papel preponderante en la desviación de las radiaciones cósmicas, de elevada energía. Protege y modela la temperatura del planeta.
Presenta condiciones atmosféricas ideales para la excursión e instalación de estaciones espaciales y satélites de órbita terrestre baja. En la termosfera opera la Estación Espacial Internacional. Uno de los campos mayormente favorecidos por la cuarta capa de la atmósfera es el de las telecomunicaciones. Gracias a las ondas electromagnéticas de la termosfera las señales de radio, televisión y otros medios de comunicación viajan con rapidez y mayor alcance. Aprovechamiento que se encuentra regulado por las leyes internacionales.
Curiosidades sobre termosfera
Astronautas y turistas visitan la termosfera. La Estación Espacial Internacional (EEI), administrada por la cooperación internacional, así lo permite. La obra maestra de la ingeniería está ubicada a 408 kilómetros de la superficie. Es tripulada por astronautas e investigadores de agencias de EE.UU, Japón, Rusia, Canadá y Europa, que cumplen turnos alternados desde 1998 (año de su construcción). Según el planteamiento inicial, la EEI debería operar hasta el 2024.
Desde el 2008 al menos 7 particulares han pagado por hacer turismo en la órbita terrestre. El boleto que cuesta millones de dólares, comprende el viaje en una nave Soyuz y la estadía durante una semana en la estación. Los nombres de astronautas y turistas que han visitado la termosfera pueden ser apreciados en el sitio web oficial de la EEI.
