Qué es la termosfera, características, temperatura y función

La termosfera es una capa de la atmósfera terrestre que se encuentra por encima de la mesosfera y debajo de la exosfera. Su altitud varía aproximadamente entre 80 kilómetros y 600 kilómetros sobre el nivel del mar.

En esta región, la densidad del aire es extremadamente baja, y las partículas atmosféricas están tan separadas que pueden viajar largas distancias sin colisionar entre sí. Las diferencias de grosor en la termosfera tienen su origen en la dependencia de esta capa con la radiación solar, la intervención del campo magnético terrestre y su composición química. Elevados niveles de radiación solar calientan y expanden la termosfera, mientras la relación de los vientos solares con el campo magnético determina distintos grosores de esta dependiendo de las latitudes/longitudes elegidas.

De esta manera, las regiones polares tienen una termosfera más gruesa que las regiones ecuatoriales. En cuanto al quimismo de la termosfera, la presencia de elementos como óxido nítrico, dióxido de carbono y oxígeno atómico, producen un enfriamiento radiactivo por emisión infrarroja que afecta directamente a la densidad de esta región atmosférica.

Comprender la relación que guardan todos estos puntos entre sí es la clave para entender la relación entre el sistema Sol-Tierra. A continuación, explicaremos con mayor detalle las características de la termosfera para entender el origen de sus variaciones y la función que ejerce sobre la sostenibilidad del planeta.

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La termosfera se distingue por varias características únicas.

• En primer lugar, es la capa donde ocurren las auroras boreales y australes, fenómenos luminosos producidos por la interacción de partículas solares con el campo magnético terrestre. Aquí puedes conocer más sobre las Auroras boreales: qué son, tipos, cómo se forman y dónde se ven y las Auroras australes: qué son, cómo se forman y dónde verlas.
• La termosfera es el hogar de la Estación Espacial Internacional (EEI) y muchos satélites en órbita baja, debido a su relativa estabilidad y baja densidad de aire que reduce el arrastre atmosférico.
• Otra característica notable de la termosfera es la ionización de sus gases. La radiación ultravioleta y de rayos X del Sol ioniza las partículas en esta capa, creando un plasma que es altamente conductivo y que refleja ondas de radio, permitiendo la comunicación a largas distancias.
• La variación de la temperatura en la termosfera está directamente relacionada con el ciclo solar de 11 años, durante el cual la actividad del Sol aumenta y disminuye. En periodos de alta actividad solar, más radiación alcanza la termosfera, incrementando su temperatura. A su vez, la naturaleza química de las sustancias constituyentes de la termosfera propicia el incremento térmico en esta región de la atmósfera.

La temperatura en la termosfera varía significativamente con la actividad solar, pudiendo oscilar entre 500 °C y 2.000 °C o más. El calentamiento de la termosfera se debe a varios procesos que relacionan la composición química y su respuesta a la radiación solar. En este aspecto, las sustancias como el N2, O2 y O absorben fotones solares con longitudes de onda menores a 102,5 µm, provocando la ionización y fotodisociación.

Estos procesos producen una liberación de energía en forma de calor, y una serie de electrones libres con una elevada energía cinética que contribuyen a aumentar la temperatura de la región. Estas reacciones pueden provocar la respuesta encadenada de otros elementos químicos que aumenten la temperatura como consecuencia de reacciones químicas secundarias.

Esta alta temperatura es engañosa, ya que la baja densidad de partículas implica que el calor no se transfiere de la misma manera que en las capas inferiores de la atmósfera. En términos prácticos, un objeto o un astronauta en la termosfera no sentiría el calor extremo porque las partículas calientes están demasiado dispersas para transferir energía de manera eficiente.

Durante los eventos geomagnéticos, como las tormentas solares, el campo magnético canaliza las partículas cargadas de la termosfera hacia los polos, que al chocar con el oxígeno y nitrógeno presentes producen emisión luminosa, comúnmente conocidas como auroras boreales y australes.

Estos fenómenos aumentan la temperatura de la termosfera, al igual que lo hacen las corrientes eléctricas promovidas por el campo magnético que elevan la temperatura mediante fricción entre las diversas partículas. Por tanto, la variabilidad de temperaturas es una condición muy importante en esta región, razón por la cual se denominó termosfera. En el siguiente apartado trataremos algunas funciones que realiza la termosfera.

La termosfera desempeña varias funciones cruciales para la vida en la Tierra y la tecnología moderna. Una de sus funciones principales es absorber la radiación ultravioleta y de rayos X del Sol, protegiendo así las capas inferiores de la atmósfera y la superficie terrestre de estos tipos de radiación potencialmente dañina.

Además, la termosfera facilita las comunicaciones de radio y satelitales. Las ondas de radio de alta frecuencia son reflejadas por la capa de plasma en la termosfera, permitiendo la comunicación a larga distancia sin necesidad de satélites. Por otro lado, los satélites que operan en la órbita baja de la Tierra se benefician de la termosfera, ya que la baja densidad de aire reduce el arrastre atmosférico y prolonga la vida útil de estos dispositivos.

La termosfera es de vital importancia tanto para la ciencia como para la tecnología. En el ámbito científico, el estudio de la termosfera ayuda a comprender mejor las interacciones entre el viento solar y el campo magnético terrestre, lo cual es fundamental para predecir y mitigar los efectos de las tormentas solares en las comunicaciones y la infraestructura eléctrica.

En términos tecnológicos, la termosfera es esencial para las comunicaciones y la observación de la Tierra. Los satélites meteorológicos, de comunicación y de observación terrestre operan en esta región, proporcionando datos críticos para la previsión meteorológica, las telecomunicaciones y el monitoreo ambiental. En geología, la posibilidad de observación remota a largas distancias permite controlar la actividad sísmica y volcánica y dar avisos de esta, acelerando la obtención de datos y las labores de evacuación y ayuda humanitaria.

Además, la termosfera actúa como una especie de escudo que protege la Tierra de los meteoroides. La mayoría de los meteoroides que entran en la atmósfera terrestre se desintegran en la termosfera debido a la fricción con las partículas de aire, previniendo así que alcancen la superficie y causen daño. De la misma forma, que se pueden usar las rocas para inferir las condiciones del campo magnético de otros periodos geológicos, el estudio de la termosfera abre una puerta para comprender la dinámica del núcleo y manto terrestres en la actualidad.

En conclusión, la termosfera es una capa crucial de la atmósfera terrestre que desempeña funciones vitales en la protección contra la radiación solar, la facilitación de las comunicaciones de larga distancia y la operación de satélites. Su estudio y comprensión son esenciales para avanzar en el conocimiento científico y en el desarrollo tecnológico.

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