Camadas da Atmosfera

A atmosfera terrestre organiza-se em quatro camadas distintas, cada uma definida pela forma como a temperatura varia com a altitude e não pela composição (que se mantém aproximadamente 78% N2 e 21% O2 até cerca de 100 km graças à mistura turbulenta). A troposfera estende-se da superfície até cerca de 12 km nas latitudes médias (8 km nos polos, 18 km sobre o equador) e contém aproximadamente 75% da massa atmosférica e quase todo o vapor de água. A temperatura cai segundo o gradiente adiabático ambiental de cerca de 6,5 K por km porque a superfície é a fonte de calor: a radiação solar aquece o solo, que aquece o ar imediatamente acima, deixando a troposfera superior carente de calor a cerca de -56 C na tropopausa. A estratosfera inverte esta tendência, subindo de -56 C até cerca de 0 C na estratopausa por volta dos 50 km, porque a camada de ozono (com pico próximo de 25 km) absorve a radiação ultravioleta B e C e converte essa energia diretamente em calor.

Acima da estratopausa, a temperatura cai novamente ao longo da mesosfera por não existir uma fonte de calor significativa: o ozono está essencialmente ausente e o gás é demasiado rarefeito para absorver muito infravermelho vindo de baixo. A mesopausa, próxima dos 85 km, é o ponto mais frio do sistema terrestre, a cerca de -90 C, frio o suficiente para que o escasso vapor de água aí presente se congele em nuvens noctilucentes de gelo. Os meteoros desintegram-se na mesosfera porque a densidade do gás é finalmente suficiente para gerar aquecimento por atrito, mas ainda baixa o suficiente para que a resistência aerodinâmica não seja destrutiva a velocidades orbitais. Acima dos 85 km, a termosfera absorve radiação UV extrema e raios X solares diretamente na ionização atómica, elevando as temperaturas a 1500 a 2500 C no máximo solar, embora a densidade do gás seja tão baixa (menos de um bilionésimo da densidade ao nível do mar) que um astronauta sentiria frio por perda radiativa. A Estação Espacial Internacional orbita a 400 km, bem no interior desta camada, e as auroras entre 100 e 300 km marcam o local onde os eletrões do vento solar colidem com iões de oxigénio e azoto.