Estructura vertical de l'atmosfera

Estudiar l'estructura de l'atmosfera vol dir conèixer com es distribueixen en altitud les principals variables físiques que es poden definir en l'aire: temperatura, pressió atmosfèrica, densitat, radiació, etc.. 

L'atmosfera es pot considerar com una sèrie de capes (o esferes) superposades i separades per regions transició anomenades pauses. La variable que defineix aquestes capes és la variació de temperatura. 

La primera capa tèrmica és la troposfera, que s'estén aproximadament fins als 11 km d'altitud. La temperatura disminueix amb l'altitud, des de la superfície al límit de la troposfera, anomenat tropopausa. A la tropopausa s'assoleix una temperatura de -55 ºC aproximadament. Per interpretar aquesta disminució cal saber que el que escalfa l'atmosfera no és directament la radiació solar sinó la irradiació procedent de la superfície. Són els continents i els oceans que, un cop absorbida la llum, retornen una part de la energia solar absorbida (llum) en forma de calor (per conducció, convenció i radiació infraroja). A mida que ascendim en altitud, en tant que ens allunyem de la superfície, la temperatura disminueix. En la troposfera esdevenen tots els fenòmens meteorològics: núvols, precipitacions, vents. La raó és la inestabilitat provocada per la disminució de temperatura en altitud, ja que el aire calent, que està a sota, tendeix a ascendir.

Però això només s'esdevé fins als límits de la troposfera. A la segona cap, l'estratosfera, la situació s'inverteix: la temperatura comença a augmentar fins arribar a l'estratopausa, a 50 Km d'altitud, fins arribar a 0 ºC. La causa d'aquest augment és la presència d'ozó. Aquest gas s'escindeix sota l'acció de la radiació ultraviolada, lliurant oxigen molecular i oxigen atòmic. Aquestes dues espècies reaccionen per a tornar a formar ozó, desprenent calor. Així, la capa d'ozó actua com un reactor fotoquímic que converteix radiació ultraviolada en calor. Aquest procés ha estat i és molt important pel manteniment dels éssers vius. 

Per damunt de l'estratopausa, a la mesosfera, la temperatura torna a disminuir fins als -100ºC assolits a la mesopausa..

La darrera cap tèrmica és la termosfera, on la temperatura, desprès de mantenir-se estable, augmenta constantment fins als límits exteriors de l'atmosfera.

ESTRATIFICACIÓ DE L’ATMOSFERA

La raó de l'estrany comportament de l'atmosfera respecte a la temperatura rau en el fet que cada capa és escalfada per diferents tipus de radiació: radiació infraroja a la troposfera, radiació ultraviolada de baixa freqüència a l'estratosfera, radiació ultraviolada d'alta freqüència a la termosfera. 

Atès que l'aire és compressible (com tots els gasos), el seu propi pes fa que es concentri en les regions més baixes. Més del 50% de la masa de l'atmosfera es troba per sota dels 5 km d'altitud. A la troposfera resideix un 75%  de l'aire. Per tant, la densitat i la pressió disminueixen amb l'altitud.