Mesosfera

La atmósfera de la Tierra como aparece desde el espacio, como bandas de diferentes colores en el horizonte. Desde el fondo, el afterglow ilumina la troposfera en naranja con siluetas de nubes, y la estratosfera en blanco y azul. Siguiente mesosphere (zona de horquilla) se extiende hasta justo debajo del borde del espacio a cien kilómetros y la línea rosa de flujo de aire de la termosfera inferior (ork), que alberga aurora verde y roja a lo largo de varios cientos kilómetros.

Diagrama que muestra las cinco capas primarias de la atmósfera terrestre: exosfera, termosfera, mesósfera, estratosfera y troposfera. Desde la superficie de la Tierra hasta la cima de la estratosfera (50 km) está justo debajo del 1% del radio de la Tierra.

La mesósfera (del griego antiguo μέσος (mésos) 'middle', and -sphere) es la tercera capa del atmósfera, directamente sobre la estratosfera y directamente debajo de la termosfera. En la mesosfera, la temperatura disminuye a medida que aumenta la altitud. Esta característica se usa para definir sus límites: comienza en la parte superior de la estratosfera (a veces llamada estratopausa) y termina en la mesopausa, que es la parte más fría de la atmósfera terrestre, con temperaturas por debajo de -143 °C. (−225 °F; 130 K). Los límites superior e inferior exactos de la mesosfera varían con la latitud y la estación (más alto en invierno y en los trópicos, más bajo en verano y en los polos), pero el límite inferior generalmente se encuentra en altitudes de 50 a 65 km (31 a 40 mi; 164 000 a 213 000 ft) sobre el nivel del mar, y el límite superior (la mesopausa) suele ser de 85 a 100 km (53 a 62 mi; 279 000 a 328 000 ft).

La estratosfera y la mesosfera a veces se conocen colectivamente como la "atmósfera media", que abarca altitudes de aproximadamente entre 12 y 80 km (7,5 y 49,7 mi) sobre la superficie de la Tierra. La mesopausa, a una altitud de 80–90 km (50–56 mi), separa la mesosfera de la termosfera, la segunda capa más externa de la atmósfera de la Tierra. Esta es la turbopausa, por debajo de la cual las diferentes especies químicas se mezclan bien debido a los remolinos turbulentos. Por encima de este nivel, la atmósfera se vuelve no uniforme porque las alturas de escala de las diferentes especies químicas difieren según sus masas moleculares.

El término espacio cercano también se usa a veces para referirse a altitudes dentro de la mesosfera. Este término no tiene una definición técnica, pero por lo general se refiere a la región aproximadamente entre el límite de Armstrong (alrededor de 62 000 pies o 19 km, por encima del cual los humanos requieren un traje presurizado para sobrevivir) y la línea Kármán (donde la astrodinámica debe tomar el relevo). de la aerodinámica para lograr el vuelo); o, según otra definición, al espacio entre la altitud más alta a la que vuelan los aviones comerciales (alrededor de 40.000 pies (12,2 km)) y el perigeo más bajo de los satélites que pueden orbitar la Tierra (alrededor de 45 mi (73 km)). Algunas fuentes distinguen entre los términos "espacio cercano" y "atmósfera superior", de modo que solo las capas más cercanas a la línea de Kármán se describen como "espacio cercano".

Temperatura

Dentro de la mesosfera, la temperatura disminuye al aumentar la altura, debido a la disminución de la absorción de radiación solar por parte de la atmósfera enrarecida y al aumento del enfriamiento por la emisión radiactiva de CO2. La parte superior de la mesosfera, llamada mesopausa, es la parte más fría de la atmósfera terrestre. Las temperaturas en la mesosfera superior descienden hasta aproximadamente -100 °C (173 K; -148 °F), y varían según la latitud y la estación.

Características dinámicas

Afterglow of the troposphere (orange), the stratosphere (blue) and the mesosphere (ork) en el que comienza la entrada atmosférica, dejando rastros de humo, como en este caso de una reentrada de naves espaciales.

Las principales características más importantes de esta región son los fuertes vientos zonales (este-oeste), las mareas atmosféricas, las ondas de gravedad atmosféricas internas (comúnmente llamadas "ondas de gravedad") y las ondas planetarias. La mayoría de estas mareas y olas comienzan en la troposfera y la estratosfera inferior y se propagan a la mesosfera. En la mesosfera, las amplitudes de las ondas de gravedad pueden volverse tan grandes que las ondas se vuelven inestables y se disipan. Esta disipación deposita impulso en la mesosfera e impulsa en gran medida la circulación global.

Las nubes noctilucentes se encuentran en la mesosfera. La mesosfera superior es también la región de la ionosfera conocida como la capa D, que solo está presente durante el día cuando se produce cierta ionización con el óxido nítrico ionizado por la radiación de hidrógeno de la serie alfa de Lyman. La ionización es tan débil que cuando cae la noche y se elimina la fuente de ionización, el electrón libre y el ion vuelven a formar una molécula neutra.

Una capa de sodio de 5 km (3,1 mi; 16 000 pies) de profundidad se encuentra entre 80 y 105 km (50–65 mi; 262 000–344 000 pies). Hecha de átomos de sodio no ionizados y libres, la capa de sodio irradia débilmente para contribuir al brillo del aire. El sodio tiene una concentración media de 400.000 átomos por centímetro cúbico. Esta banda se repone regularmente por la sublimación de sodio de los meteoros entrantes. Los astrónomos han comenzado a utilizar esta banda de sodio para crear 'estrellas guía'. como parte del proceso de corrección óptica adaptativa utilizado para producir observaciones terrestres ultranítidas. Otras capas de metal, p. el hierro y el potasio también existen en la región de la mesosfera superior/termosfera inferior.

A partir de octubre de 2018, se identificó un tipo distinto de aurora que se originó en la mesosfera. A menudo denominado 'dunas' debido a su parecido con las ondas de arena en una playa, las luces verdes ondulantes se extienden hacia el ecuador. Se han identificado como originarios de unos 96 km (60 mi; 315 000 pies) sobre la superficie. Dado que las auroras son causadas por partículas solares de ultra alta velocidad que interactúan con las moléculas atmosféricas, el color verde de estas dunas se ha explicado tentativamente por la interacción de esas partículas solares con las moléculas de oxígeno. Por lo tanto, las dunas se encuentran donde el oxígeno mesosférico está más concentrado.

Millones de meteoros ingresan a la atmósfera de la Tierra, con un promedio de 40,000 toneladas por año. Se cree que el material ablacionado, llamado humo meteórico, sirve como núcleos de condensación para las nubes noctilucentes.

Exploración

La mesosfera se encuentra por encima de los récords de altitud de los aviones, mientras que solo los pocos kilómetros más bajos son accesibles para los globos, para los cuales el récord de altitud es de 53,0 kilómetros (32,9 mi). Mientras tanto, la mesosfera está por debajo de la altitud mínima para las naves espaciales orbitales debido a la alta resistencia atmosférica. Solo se ha accedido mediante el uso de cohetes de sondeo, que solo son capaces de tomar medidas mesosféricas durante unos minutos por misión. Como resultado, es la parte menos entendida de la atmósfera, lo que da como resultado el apodo humorístico de ignorosfera. La presencia de duendes rojos y chorros azules (descargas eléctricas o relámpagos dentro de la mesosfera inferior), nubes noctilucentes y cizalladuras de densidad dentro de esta capa poco conocida son de interés científico actual.

El 1 de febrero de 2003, el Transbordador espacial Columbia se partió al reingresar a unos 62 km (39 mi) de altitud, en la mesosfera inferior, matando a los siete miembros de la tripulación.

Fenómenos en la mesosfera y el espacio cercano

Un astronauta a bordo de la Estación Espacial Internacional observa un relámpago en el horizonte que se extiende hacia la mesósfera como esprido rojo justo debajo de la línea de aire.

Nubes noctilúcidas (para no confundirse con el flujo de aire ligeramente superior), en el borde superior de la mesósfera.

• Airglow
• mareas atmosféricas
• Ionosphere
• Meteors
• Nubes noctilúcidas
• Polar aurora
• Sprite (lightning)
• Relámpago atmosférico superior (Suceso luminoso transitorio)