Atmosferi katmanlara ayıran şey içindeki gazların değişmesi değildir; alt seksen kilometrede bileşim kabaca aynıdır. Ayrımı yapan ölçüt tek bir sorudur: yukarı çıkıldıkça sıcaklık artıyor mu, azalıyor mu?
Kısaca: Atmosfer katmanları bileşime göre değil, sıcaklığın yükseltiyle nasıl değiştiğine göre ayrılır — ve her katmanda bu eğilim tersine döner. En altta troposfer vardır: kütlenin çoğu, neredeyse tüm su buharı ve bütün hava olayları buradadır, yukarı çıkıldıkça soğur. Üstündeki stratosferde sıcaklık artar, çünkü ozon morötesi ışını soğurur. Mezosferde yeniden düşer, termosferde ise çok yükselir — ama hava o kadar seyrektir ki bu sıcaklık hissedilmez.
Bu eğilim her katmanda tersine döner ve sınırlar tam bu dönüş noktalarına konur.
Troposfer: Yaşadığımız Katman
Yerden başlar ve ortalama on iki kilometre yükseğe kadar uzanır; kalınlığı ekvatorda fazla, kutuplarda azdır.
Üç özelliği belirleyicidir. Birincisi, atmosferin kütlesinin büyük bölümü buradadır — yerçekimi havayı aşağıda sıkıştırır. İkincisi, su buharının neredeyse tamamı bu katmandadır. Üçüncüsü ve sonucu: bütün hava olayları burada olur. Bulut, yağmur, rüzgâr, fırtına — hepsi bu ince tabakanın içinde.
Yukarı çıkıldıkça sıcaklık düşer, çünkü havayı ısıtan Güneş değil yeryüzüdür. Isı kaynağından uzaklaştıkça soğur. Altta sıcak, üstte soğuk hava bulunması aynı zamanda havayı karışmaya elverişli kılar; dikey hareketin serbest olması, hava olaylarının burada yoğunlaşmasının nedenidir.
Stratosfer: Sıcaklığın Tersine Döndüğü Yer
Yaklaşık elli kilometreye kadar uzanır ve burada beklenmedik bir şey olur: yukarı çıkıldıkça sıcaklık artar.
Nedeni ozondur. Bu katmanda yoğunlaşan ozon, Güneş’ten gelen morötesi ışını soğurur ve soğurduğu enerji havayı ısıtır. Isı kaynağı yukarıda olduğu için sıcaklık yükseltiyle artar.
Bunun önemli bir sonucu var: altta soğuk, üstte sıcak hava bulunduğunda dikey hareket engellenir. Stratosfer bu yüzden çok kararlıdır; hava karışmaz, bulut oluşmaz. Yolcu uçaklarının troposferin hemen üzerine çıkmayı tercih etmesinin nedeni budur — orada hava daha sakindir.
Mezosfer: En Soğuk Yer
Yaklaşık seksen beş kilometreye kadar uzanır. Ozon burada seyrekleştiği için ısıtan bir kaynak kalmaz ve sıcaklık yeniden düşmeye başlar. Atmosferin en soğuk bölgesi bu katmanın üst sınırıdır.
Mezosferin bilinen özelliği, uzaydan gelen taş parçalarının burada sürtünmeyle ısınıp yanmasıdır. Gece gökyüzünde görülen kayan yıldızlar bu katmanda gerçekleşir. Hava yanmayı sağlayacak kadar yoğun, ama bu yüksekliğe araçla ulaşmayı zorlaştıracak kadar seyrektir.
Termosfer: Sıcak Ama Isıtmayan
Yüzlerce kilometre yukarı uzanır ve burada sıcaklık yeniden, hem de çok keskin biçimde artar; birkaç yüz hatta binden fazla dereceye ulaşabilir.
Buradaki kritik ayrım şudur: yüksek sıcaklık, çok ısı anlamına gelmez. Sıcaklık, parçacıkların ne kadar hızlı hareket ettiğini gösterir; ısı ise aktarılabilen toplam enerjidir. Termosferde parçacıklar çok hızlıdır ama sayıları o kadar azdır ki bir cisme aktarabilecekleri enerji yok denecek kadar küçüktür. Oraya çıplak elle uzatılan bir termometre sıcaklık göstermez, donar.
Kutup ışıkları bu katmanda oluşur; uzay istasyonu da burada döner. Ayrıca bu yükseklikte gaz atomlarının bir bölümü elektrik yüklü hâldedir ve bu yüklü bölge radyo dalgalarını yansıtarak uzak mesafeli radyo haberleşmesini mümkün kılar.
Ekzosfer ve Uzayın Sınırı
En dışta ekzosfer bulunur. Burada gaz o kadar seyrektir ki atomlar birbirine çarpmadan yüzlerce kilometre yol alabilir; bir bölümü Dünya’nın çekiminden kurtulup uzaya kaçar.
Atmosferin nerede bitip uzayın nerede başladığı ise keskin bir çizgi değildir; gaz giderek seyrelir. Uygulamada yüz kilometre yüksekliği uzayın başlangıcı olarak kabul eden bir sınır kullanılır, ancak bu fiziksel bir duvar değil, üzerinde anlaşılmış bir ölçüttür.
Bütün bunların ölçek olarak anlamı şu: Dünya’nın yarıçapı altı bin kilometreyi aşarken, yaşamı mümkün kılan troposfer yalnızca on iki kilometre kalınlığında. Bir elmanın kabuğundan daha ince bir tabakadan söz ediyoruz.
