Estrutura vertical da atmosfera

Troposfera – é a camada da atmosfera a partir da superfície do globo e, como tal, a única que contacta com a mesma. A sua espessura média é de cerca de 11 Km a 12 Km. A espessura máxima atinge-se sobre o Equador (16 a 18 Km), e a mínima regista-se nos pólos (6 a 9 Km). O achatamento nos pólos deve-se à contracção do ar provocada pelas baixas temperaturas e ao efeito da força centrífuga resultante do movimento de rotação da Terra. Nesta camada a temperatura tende a decrescer à medida que subimos em altitude, atingindo no seu limite superior os – 600 C. Em regra, o gradiente de decréscimo é de cerca de 6,5 graus por cada quilómetro. À medida que aumenta a altitude, diminuem os gases de concentração variável (dióxido de carbono, vapor de água) e as partículas sólidas que são os principais retentores da radiação solar e, sobretudo, da radiação terrestre. A diminuição da temperatura deve-se ao facto de o calor proveniente da radiação terrestre ser mais facilmente transferido na parte inferior desta camada onde o ar é mais denso. É na troposfera que ocorrem os fenómenos meteorológicos mais frequentes (nuvens, precipitação, trovoada, etc.). O seu limite superior é muito irregular, recebendo a denominação de tropopausa.

Estratosfera – é a camada da atmosfera imediatamente a seguir à troposfera, indo desde a tropopausa, ou seja, dos 11, 12 Km de altitude (sensivelmente) até cerca dos 50 Km de altitude. Nesta camada, a temperatura apresenta-se constante (-600 C) até aos 20, 25 km de altitude – camada isotérmica; a partir desta altitude, a temperatura aumenta ligeiramente até aos 32 km e depois de uma forma mais rápida – camada quente –, porque esta camada aquece a partir do topo, alcançando o máximo a cerca dos 50 Km (40 C), devido à forte concentração de ozono (O3), cujo papel principal é de funcionar como filtro protector contra aos raios ultravioletas. É na baixa estratosfera que existem duas faixas de ventos horizontais (uma no hemisfério Norte e outra no hemisfério Sul), muito fortes, entre os 100 e os 250 km – Jet Stream (corrente de jacto) – e deslocam-se no sentido do movimento de rotação da Terra (de Oeste para Este). A estratosfera é mais espessa sobre as regiões polares e menos espessa, ou mesmo inexistente, sobre o Equador. O topo desta camada designa-se por estratopausa.

Mesosfera – é a camada imediatamente acima da estratosfera, situando-se entre os 50 Km e os 80 Km de altitude. Do ponto de vista térmico, a mesosfera caracteriza-se pelo decréscimo da temperatura com o aumento da altitude, tendo, consequentemente, um comportamento semelhante ao da troposfera. O limite superior desta camada é chamado de mesopausa, onde se atingem cerca de –90º C. É nesta camada que se volatilizam as estrelas cadentes, os meteoritos e os fragmentos de satélites artificiais.

Termosfera – à mesosfera segue-se a Termosfera, que se estende da mesopausa até cerca de 500 Km a 600 Km de altitude, e cujo limite superior se denomina de termopausa. Do ponto de vista térmico, a Termosfera caracteriza-se pelo aumento da temperatura com a altitude devido à absorção da radiação solar (a temperatura aumenta rapidamente com a altitude até onde a densidade das moléculas é tão pequena que se movem em trajectórias aleatórias, chocando-se raramente). A referida absorção, aliada à reduzida densidade do ar, contribui para o aumento da carga eléctrica (+ ou -) das partículas. O hidrogénio e o hélio, os gases predominantes acima dos 80 km, encontram-se, por isso, sob forma iónica, derivando deste facto o termo ionosfera para designar a camada atmosférica que abrange a parte superior da mesosfera e a termosfera. O maior agente de ionização da ionosfera, é o Sol, cuja radiação nas bandas de raio X, e ultravioleta, insere grande quantidade de electrões livres no seu meio. Os meteoritos e raios cósmicos também são responsáveis pela presença secundária de iões na região. A temperatura média da Termosfera é de 1.500°C, mas a densidade é tão pequena que a temperatura não é sentida normalmente. A densidade de gases da ionosfera é da ordem de, apenas, um bilionésimo da densidade da atmosfera ao nível do mar. É a camada onde ocorrem as auroras boreais e onde orbitam os vaivéns espaciais. Esta camada também protege-nos dos meteoritos e dos satélites obsoletos porque as suas temperaturas elevadas queimam quase todos os detritos que se aproximam da Terra. Devido à sua composição, reflecte ondas de rádio até aproximadamente 30 MHz.

Exosfera – é a camada mais externa da atmosfera da Terra e estende-se desde a termopausa até ao espaço exterior. Aqui, as partículas estão tão distantes que podem viajar centenas de quilómetros sem colidir umas com as outras. Uma vez que as partículas colidem raramente, a exosfera não se comporta como um fluido. Essas partículas que se movem livremente seguem trajectórias rectilíneas e podem migrar para dentro ou para fora desta camada ou da região de actuação do vento solar. A exosfera é composta principalmente de hidrogénio e hélio.

Não existe um limite definido entre o espaço exterior e a atmosfera. Presume-se que esta tenha cerca de mil quilómetros de espessura, 99% da densidade está concentrada nas camadas mais inferiores e cerca 75% da massa atmosférica está numa faixa de 11 km desde a superfície. À medida que se vai subindo, o ar vai-se tornando cada vez mais rarefeito, perdendo sua homogeneidade e composição. Na exosfera, zona em que foi definido o limite entre a atmosfera e o espaço interplanetário, algumas moléculas de gás acabam escapando à acção do campo gravitacional.