Capas de la Atmósfera Terrestre
Troposfera
La troposfera se extiende desde la superficie terrestre hasta aproximadamente 11.000 metros de altitud (36.089 ft). Su límite superior tiene una forma asimilable a un elipsoide en torno a la Tierra, a una altura de entre unos 25.000 y 30.000 ft (en torno a los 8.000 m) sobre los Polos y entre 55.000 y 65.000 ft (unos 16.000 m) sobre el Ecuador. La altura de la troposfera varía con la latitud y con la estación del año, creciendo la altitud en el verano respecto del invierno. La troposfera contiene el 80% de toda la masa de gases de la atmósfera y el 99% de todo el vapor de agua, siendo la zona de la atmósfera donde se producen los fenómenos atmosféricos. En esta capa, la temperatura desciende de forma casi uniforme a lo largo de su espesor, a razón de aproximadamente 6,5° C por cada 1.000 m, o, lo que es lo mismo, 1,98° C cada 1.000 ft. Sin embargo, existe el fenómeno de la inversión térmica, donde la temperatura aumenta con la altitud.
Las inversiones térmicas frenan los movimientos ascendentes del aire en la atmósfera, ya que el aire en la zona inferior, al ser más frío y, por tanto, más denso (más pesado), no puede elevarse. Fenómenos como nieblas o mares de nubes provocan enfriamientos anómalos en el espacio que ocupan, dejando inmediatamente por encima capas de aire a temperatura algo mayor y dando lugar a inversiones térmicas que pueden alcanzar hasta más de los 3 Km de altitud. La inversión térmica se rompe cuando, al calentarse el aire que está en contacto con el suelo, se restablece la circulación normal en la troposfera. Esto puede ser cuestión de horas, pero, en condiciones meteorológicas desfavorables, la inversión puede persistir durante días. El límite superior de la troposfera (tropopausa) tiene una temperatura de -56,5° C (- 69,7° F, θ=0,7519), a una altura media de unos 11.000 m. Conocer la altura y condiciones de la tropopausa tiene especial importancia para el vuelo en sus proximidades, ya que a veces en sus inmediaciones se encuentra la llamada corriente de chorro (Jet Stream) y suele aparecer la turbulencia en aire claro (Clear Air Turbulence, CAT).
Estratosfera
La estratosfera abarca entre en torno a los 11.000 y los 50.000 m de altitud. En ella se mantiene constante la temperatura de -56,5° C hasta alrededor de los 20.000 m, a partir de los cuales empieza a aumentar a razón aproximadamente de 1° C por cada 1.000 m, hasta la zona límite superior (estratopausa).
Mesosfera
La mesosfera comprende aproximadamente desde los 50.000 a los 80.000 m de altitud. Abarca capas de temperatura diferente, de las cuales una es muy rica en ozono (entre los 50.000 y los 55.000 metros aproximadamente) y muy caliente, al absorber el ozono la mayor parte de la radiación solar ultravioleta. La temperatura vuelve a descender con la altura a partir de los 55.000 m hasta su límite superior (mesopausa).
Termosfera (o Ionosfera)
La termosfera (o ionosfera) cubre entre los 80.000 y los 400.000 m, aproximadamente. Esta zona de la atmósfera está compuesta por diferentes capas ionizadas por la luz solar y, en consecuencia, a muy altas temperaturas. En ellas ocurren los fenómenos de las auroras boreales. En las dos capas más bajas (troposfera y capas inferiores de la estratosfera) es donde tienen lugar los vuelos comerciales.
Humedad
La humedad es la cantidad de vapor de agua en el aire. A medida que aumenta la humedad, las moléculas de agua desplazan un número igual de moléculas de aire. Debido a que las moléculas de agua tienen menos masa y no cambian el número de partículas por unidad de volumen de aire, la densidad disminuye. Por lo tanto, a medida que aumenta la humedad, la densidad del aire disminuye.
Densidad
La densidad ρ del aire se define como la masa de aire por unidad de volumen y es su propiedad más importante desde el punto de vista aerodinámico. El aire consiste en muchas partículas individuales, cada una se mueve aleatoriamente con respecto a las otras. La distancia entre las partículas individuales de aire aumenta con la altitud, lo que produce menos partículas por unidad de volumen. Por lo tanto, la densidad del aire disminuye con un aumento de altitud. A 22.000 ft es, aproximadamente, la mitad de la estándar a nivel del mar.
Viscosidad
La viscosidad (μ) puede definirse de modo sencillo como la fricción interna en un fluido, producida por la atracción molecular y que hace que ofrezca resistencia a su tendencia a fluir. Es, por tanto, una medida de la resistencia del aire en el flujo a cortadura. La viscosidad del aire es importante en el estudio del flujo en la región más cercana a la superficie de la aeronave, que constituye la denominada capa límite.