Atmósfera
La atmósfera es la capa de gases que rodea a la Tierra, mayormente nitrógeno y oxígeno, retenida por la gravedad y dividida en capas según la temperatura.
Definition
La atmósfera es la capa de gases que envuelve a la Tierra, aproximadamente $78\%$ nitrógeno y $21\%$ oxígeno con argón y gases traza como el dióxido de carbono, retenida en su lugar por la gravedad y que le da al planeta aire para respirar, calor y protección contra la radiación solar dañina. Se divide según las tendencias de temperatura en troposfera, estratosfera, mesosfera y termosfera, con casi todo el clima confinado a la troposfera y la capa de ozono de la estratosfera absorbiendo la luz ultravioleta, y la presión cae exponencialmente con la altitud, $P = P_0 e^{-z/H}$, con una altura de escala de unos $8\ \text{km}$. Su composición actual es producto de la biología, ya que el oxígeno libre solo apareció con el Gran Evento de Oxidación hace unos $2.4$ mil millones de años, y su balance radiativo hoy depende de la energía solar entrante, el albedo planetario y la absorción por efecto invernadero del vapor de agua, el $CO_2$, el metano y el ozono.
Example
Aproximadamente la mitad de la masa de la atmósfera se encuentra por debajo de $5.5\ \text{km}$, aproximadamente la altura del monte Kilimanjaro, razón por la cual los alpinistas en el Everest necesitan oxígeno suplementario, y los aviones comerciales vuelan cerca de la parte superior de la troposfera, a unos $10$ a $12\ \text{km}$. Sin ningún gas de efecto invernadero, la temperatura radiante efectiva de la Tierra sería de unos $-18^\circ C$, y sin embargo el promedio real de la superficie global es de unos $15^\circ C$, un efecto invernadero natural de $33^\circ C$, y la línea de Karman a $100\ \text{km}$ es el borde convencional del espacio aunque la delgada termosfera se extienda mucho más arriba.
Key Insight
La atmósfera no tiene una parte superior definida, solo aire cada vez más tenue que se desvanece gradualmente hacia el espacio, y si la Tierra tuviera el tamaño de una pelota de baloncesto, la capa respirable sería más delgada que una hoja de papel. Tampoco está en equilibrio químico: el oxígeno y el metano coexisten solo porque los seres vivos siguen produciendo ambos, razón por la cual una atmósfera como la nuestra cuenta como una biofirma que los astrónomos ahora buscan en planetas alrededor de otras estrellas.