La termosfera es una capa muy tenue que absorbe la radiación más energética del Sol
La termosfera es la región de la atmósfera situada sobre la mesosfera y bajo la exosfera, aproximadamente desde 80–90 kilómetros hasta varios cientos de kilómetros de altura. Sus límites no son paredes fijas: cambian según el criterio y la actividad solar. Allí quedan poquísimas partículas comparadas con el aire de la superficie, pero absorben radiación ultravioleta extrema y rayos X. Esa energía rompe moléculas, ioniza átomos y aumenta notablemente la velocidad media de las partículas.
La temperatura crece con la altura en buena parte de la capa y puede superar 1.000 °C durante periodos de actividad solar intensa. La cifra parece incompatible con el frío del espacio porque «temperatura» y «calor transferido» no son lo mismo. Cada partícula puede moverse muy deprisa, pero hay tan pocas que apenas chocarían con un objeto para cederle energía. Un termómetro expuesto también intercambiaría radiación y su lectura no sería simplemente la temperatura cinética del gas.
La termopausa cambia de altura y la atmósfera se vuelve rica en átomos ligeros
La base se encuentra cerca de la mesopausa, la zona extremadamente fría que corona la mesosfera. Por encima, la absorción solar invierte la tendencia térmica. El oxígeno molecular y el nitrógeno siguen presentes abajo, mientras que a mayor altura ganan importancia el oxígeno atómico y, después, helio e hidrógeno. Las colisiones son tan escasas que las especies pueden separarse según su masa, a diferencia de la mezcla más uniforme de las capas inferiores.
El límite superior, llamado termopausa, puede situarse a cientos de kilómetros diferentes según el estado del Sol. Más arriba comienza gradualmente la exosfera, donde algunas partículas siguen trayectorias largas y otras escapan. Por eso distintas fuentes ofrecen alturas que no coinciden exactamente: clasifican una transición continua. La línea de Kármán, a 100 kilómetros, es una convención sobre vuelo y espacio; atraviesa la parte baja de la termosfera y no señala el final físico de la atmósfera.
La ionosfera se superpone a la termosfera, pero no es la misma clasificación
Las capas troposfera, estratosfera, mesosfera y termosfera se definen por cómo varía la temperatura. La ionosfera, en cambio, se define por la abundancia de electrones e iones creados por la radiación solar. Se extiende desde zonas de la mesosfera hasta la termosfera y cambia entre día y noche. Son dos mapas que describen el mismo aire con criterios diferentes. Decir que la ionosfera es simplemente «otra capa encima» produce una imagen equivocada.
Los electrones libres modifican la propagación de ondas de radio. Algunas frecuencias pueden refractarse y recorrer distancias mayores; otras atraviesan la región. Las variaciones de densidad electrónica también introducen retrasos en las señales de navegación por satélite, que los sistemas GPS deben corregir. Erupciones solares y tormentas geomagnéticas pueden intensificar esas alteraciones. La respuesta no es idéntica en cada altitud, latitud o momento, por lo que observar la alta atmósfera es parte de la meteorología espacial.
Las auroras aparecen cuando partículas energéticas excitan oxígeno y nitrógeno
El campo magnético terrestre guía partículas procedentes de la magnetosfera hacia regiones polares. Al chocar con oxígeno y nitrógeno de la alta atmósfera, transfieren energía; cuando esos átomos y moléculas vuelven a estados menos energéticos, emiten luz. El verde auroral suele relacionarse con oxígeno a determinadas alturas, mientras otros estados y especies producen rojo, azul o violeta. Las cortinas luminosas de las auroras dibujan así cambios en el entorno espacial.
No todas las auroras ocurren a una única altura ni toda la termosfera brilla. Su forma depende de la energía de las partículas, la composición y la geometría del campo magnético. Durante una tormenta geomagnética, el aporte energético también calienta y expande la alta atmósfera. Ese hinchamiento importa mucho más allá del espectáculo visual: aumenta la densidad a la altura de algunos satélites y cambia sus órbitas con una rapidez que los modelos deben anticipar.
La Estación Espacial orbita dentro de una atmósfera capaz de frenarla
La Estación Espacial Internacional se mueve a unos cientos de kilómetros de altura, dentro de la termosfera. Parece espacio vacío, pero encuentra partículas suficientes para sufrir arrastre. La fricción orbital reduce gradualmente su energía y altura, por lo que necesita maniobras periódicas de reimpulso. Muchos satélites de órbita baja afrontan el mismo efecto. Cuando el Sol activa y expande la termosfera, el arrastre puede crecer y acelerar la caída de objetos pequeños.
Ese frenado también ayuda a retirar parte de los residuos orbitales, aunque no de forma rápida ni uniforme. Predecir la densidad es difícil porque responde a radiación solar, actividad geomagnética, hora local, estación y ondas que ascienden desde la atmósfera inferior. Un error modesto acumulado durante días cambia la posición prevista de un satélite y complica evitar colisiones. La termosfera conecta, por tanto, clima espacial, comunicaciones, navegación y gestión de órbitas.
Satélites y cohetes miden lo que globos y aviones no pueden alcanzar
La termosfera queda demasiado alta para globos y demasiado tenue para que un avión genere sustentación. Los científicos usan cohetes sonda, instrumentos en satélites, acelerómetros que detectan arrastre, observaciones de emisiones luminosas y señales de radio afectadas por la ionosfera. También reconstruyen temperatura y densidad a partir de cómo decae una órbita. Cada método observa una variable diferente; ninguna cámara produce por sí sola un mapa completo de la capa.
Dos confusiones finales desaparecen al mirar esas medidas. Los meteoros visibles se desintegran sobre todo en la mesosfera, no en toda la termosfera, aunque comiencen a interactuar más arriba. Y las naves no «arden» por atravesar aire caliente: el calentamiento de reentrada procede de comprimir y desviar gas a enorme velocidad en capas cada vez más densas. La termosfera no es un horno uniforme, sino una frontera dinámica donde unas pocas partículas muy energéticas responden al Sol.
