Troposfera
Viršutinė jo riba yra 8-10 km aukštyje poliarinėse, 10-12 km vidutinio klimato ir 16-18 km atogrąžų platumose; mažesnė žiemą nei vasarą. Apatiniame, pagrindiniame atmosferos sluoksnyje yra daugiau nei 80% visos atmosferos oro masės ir apie 90% visų atmosferoje esančių vandens garų. Troposferoje labai išvystyta turbulencija ir konvekcija, atsiranda debesys, vystosi ciklonai ir anticiklonai. Temperatūra mažėja didėjant aukščiui, o vidutinis vertikalus gradientas yra 0,65°/100 m
tropopauzė
Pereinamasis sluoksnis iš troposferos į stratosferą, atmosferos sluoksnis, kuriame sustoja temperatūros mažėjimas didėjant aukščiui.
Stratosfera
Atmosferos sluoksnis, esantis 11–50 km aukštyje. Būdingas nedidelis temperatūros pokytis 11-25 km sluoksnyje (apatiniame stratosferos sluoksnyje) ir jo padidėjimas 25-40 km sluoksnyje nuo –56,5 iki 0,8 °C (viršutinis stratosferos sluoksnis arba inversijos sritis). Pasiekusi apie 273 K (beveik 0 °C) vertę maždaug 40 km aukštyje, temperatūra išlieka pastovi iki maždaug 55 km aukščio. Ši pastovios temperatūros sritis vadinama stratopauze ir yra riba tarp stratosferos ir mezosferos.
Stratopauzė
Atmosferos ribinis sluoksnis tarp stratosferos ir mezosferos. Vertikaliame temperatūros pasiskirstyme yra maksimumas (apie 0 °C).
Mezosfera
Mezosfera prasideda 50 km aukštyje ir tęsiasi iki 80-90 km. Temperatūra mažėja didėjant aukščiui, kai vidutinis vertikalus gradientas yra (0,25-0,3)°/100 m. Pagrindinis energijos procesas yra spinduliuotės šilumos perdavimas. Sudėtingi fotocheminiai procesai, kuriuose dalyvauja laisvieji radikalai, vibracijos sužadintos molekulės ir kt., sukelia atmosferos liuminescenciją.
mezopauzė
Pereinamasis sluoksnis tarp mezosferos ir termosferos. Vertikaliame temperatūros pasiskirstyme yra minimumas (apie -90 °C).
Karmano linija
Aukštis virš jūros lygio, kuris sutartinai priimtas kaip riba tarp Žemės atmosferos ir erdvės. Karmanos linija yra 100 km aukštyje virš jūros lygio.
Žemės atmosferos riba
Termosfera
Viršutinė riba yra apie 800 km. Temperatūra pakyla iki 200–300 km aukščio, kur pasiekia 1500 K reikšmes, po to išlieka beveik pastovi iki didelio aukščio. Veikiamas ultravioletinių ir rentgeno saulės spindulių bei kosminės spinduliuotės, oras jonizuojasi („poliarinės šviesos“) – pagrindiniai jonosferos regionai yra termosferos viduje. Virš 300 km aukštyje vyrauja atominis deguonis. Termosferos viršutinę ribą daugiausia lemia dabartinis Saulės aktyvumas. Mažo aktyvumo laikotarpiais pastebimai sumažėja šio sluoksnio dydis.
Termopauzė
Atmosferos sritis virš termosferos. Šiame regione saulės spinduliuotės sugertis yra nereikšminga, o temperatūra faktiškai nesikeičia didėjant aukščiui.
Egzosfera (sklaidanti sfera)
Atmosferos sluoksniai iki 120 km aukščio
Egzosfera – sklaidos zona, išorinė termosferos dalis, esanti aukščiau 700 km. Dujos egzosferoje yra labai retos, todėl jų dalelės patenka į tarpplanetinę erdvę (išsklaidymas).
Iki 100 km aukščio atmosfera yra vienalytis, gerai susimaišęs dujų mišinys. Aukštesniuose sluoksniuose dujų pasiskirstymas aukštyje priklauso nuo jų molekulinių masių, sunkesnių dujų koncentracija mažėja greičiau tolstant nuo Žemės paviršiaus. Dėl sumažėjusio dujų tankio temperatūra nukrenta nuo 0 °C stratosferoje iki –110 °C mezosferoje. Tačiau atskirų dalelių kinetinė energija 200–250 km aukštyje atitinka ~150 °C temperatūrą. Virš 200 km pastebimi dideli temperatūros ir dujų tankio svyravimai laike ir erdvėje.
Maždaug 2000–3500 km aukštyje egzosfera pamažu pereina į vadinamąjį artimojo kosmoso vakuumą, kuris užpildomas labai retomis tarpplanetinių dujų dalelėmis, daugiausia vandenilio atomais. Tačiau šios dujos yra tik dalis tarpplanetinės materijos. Kitą dalį sudaro į dulkes panašios kometinės ir meteorinės kilmės dalelės. Be itin retų į dulkes panašių dalelių, į šią erdvę prasiskverbia saulės ir galaktikos kilmės elektromagnetinė ir korpuskulinė spinduliuotė.
Troposfera sudaro apie 80 % atmosferos masės, stratosfera – apie 20 %; mezosferos masė yra ne didesnė kaip 0,3%, termosfera yra mažesnė nei 0,05% visos atmosferos masės. Pagal elektrines savybes atmosferoje išskiriama neutrosfera ir jonosfera. Šiuo metu manoma, kad atmosfera tęsiasi iki 2000-3000 km aukščio.
Priklausomai nuo dujų sudėties atmosferoje, išskiriama homosfera ir heterosfera. Heterosfera yra sritis, kurioje gravitacija turi įtakos dujų atsiskyrimui, nes jų maišymasis tokiame aukštyje yra nereikšmingas. Taigi seka kintama heterosferos sudėtis. Po juo slypi gerai sumaišyta, vienalytė atmosferos dalis, vadinama homosfera. Riba tarp šių sluoksnių vadinama turbopauze ir yra maždaug 120 km aukštyje.
Stratosfera
Virš tropopauzės iki 50-60 km aukščio yra atmosferos sluoksnis, vadinamas stratosfera, kurio pagrindinis bruožas yra temperatūros padidėjimas didėjant aukščiui. Žemutinėje stratosferos dalyje, iki maždaug 25 km aukščio, temperatūra yra pastovi arba lėtai didėja didėjant aukščiui. Verta paminėti, kad žiemos mėnesiais didelėse platumose jis gali net šiek tiek kristi. Bet nuo 34 - 36 km aukščio temperatūra pradeda kilti greičiau. Šis padidėjimas tęsiasi iki viršutinės stratosferos ribos, vadinamos stratopauzė. Čia stratosfera yra beveik tokia pat šilta kaip oras šalia Žemės paviršiaus.
Temperatūros padidėjimas kartu su aukščiu lemia didelį stratosferos stabilumą: nėra troposferai būdingo tvarkingo (konvekcinio) vertikaliojo oro judėjimo ir aktyvaus jo maišymosi. Tačiau labai maži vertikalūs judesiai, tokie kaip lėtas nusileidimas ar kilimas, kartais apima stratosferos sluoksnius, užimančius didžiules erdves.
Stratosferoje labai mažai vandens garų. Tačiau 22–24 km aukštyje didelėse platumose kartais pastebima. Dieną jų nesimato, bet naktį tarsi šviečia, nes žemiau horizonto juos apšviečia Saulė. Manoma, kad šie debesys sudaryti iš peršalusių lašelių.
Oro sudėtis stratosferoje yra beveik tokia pati kaip troposferoje, tačiau yra skirtumas. Stratosferoje yra padidėjęs ozono kiekis – nestabilios dujos, kurių molekulę sudaro trys deguonies atomai. Ozono sluoksnis Jis susidarė ir palaikomas Saulės ultravioletinės spinduliuotės sąveikoje su įprasto deguonies molekulėmis ir tarnauja kaip patikimas ekranas šios visiems gyviems daiktams kenksmingos spinduliuotės kelyje. Dėl ozono sluoksnio buvimo stratosferoje taip pat galima vadinti ozonosfera.
... Kadaise troposferoje aptiktas temperatūros kritimas su aukščiu buvo klaidingai laikomas visos atmosferos savybe, o tai buvo paaiškinta Saulės įkaitintu atstumu nuo žemės paviršiaus. Tačiau patys pirmieji balionų pakilimai su instrumentais laive davė netikėtų duomenų. Paaiškėjo, kad temperatūra nukrenta iki maždaug 10 km aukščio, po to ji praktiškai nekinta, o vėliau net pradeda nežymiai kilti. Šie duomenys prieštaravo nusistovėjusioms idėjoms apie vertikalius temperatūros pokyčius atmosferoje. Prieš paleidžiant oro balionus, instrumentai buvo pradėti atidžiau tikrinti, buvo praktikuojami ir naktiniai paleidimai, neįskaitant prietaisų kaitinimo saulės. Tačiau vis daugiau naujų paleidimų atnešė tuos pačius duomenis, kad temperatūros kritimas sustoja didėjant aukščiui. Dėl to teko susitaikyti su tuo, kad žemutinėje atmosferos dalyje galiojantys dėsniai nustoja veikti virš tam tikro aukščio. Taigi atmosfera pirmiausia buvo padalinta į sluoksnius. Sluoksnis, kuriame temperatūra mažėja didėjant aukščiui, vadinamas troposfera, o atmosferos sluoksnis, kuriame temperatūra nustoja mažėti kylant aukščiui, vadinamas stratosfera. Atsižvelgiant į tai, kad oro balionai turėjo didelių apribojimų pakilimo aukščiui, jie negalėjo pasiekti kito atmosferos sluoksnio - mezosfera kur kylant temperatūra vėl pradeda kristi. Dėl to visa viršutinė atmosfera buvo pradėta laikyti stratosfera.
Verta paminėti, kad perėjimas iš troposferos į stratosferą nevyksta staigiai. Tarp jų yra tarpinis, iki kelių kilometrų storio sluoksnis, kuriame temperatūros kritimas sustoja didėjant aukščiui ir prasideda izoterminis sluoksnis. Šis sluoksnis vadinamas tropopauzė.
Temperatūros kilimo stratosferoje priežastis nebuvo iš karto nustatyta. Paaiškėjo, kad tai dar 1785 m. atrastos dujos, kurios pavadinimą gavo 1840 m. ozonas. Dėl saulės energijos absorbcijos, kuri vyksta jau viršutinėje ozono sluoksnio dalyje, atmosferos temperatūra šiuose aukščiuose pakyla, o ozono sluoksnis yra savotiškas šilumos rezervuaras atmosferoje. Ozono kiekis apatiniuose atmosferos sluoksniuose (iki 10 km aukščio) yra nereikšmingas. O didžiausias jo kiekis patenka į 20–25 km aukštį. Ozono molekulės nerandamos aukštesniame nei 60 km aukštyje. Duomenys apie ozono kiekį aukštyje gauti labai įdomiai: ant baliono ar meteorologinės raketos buvo sumontuotas spektrografas, fiksuojantis Saulės spektrą. Yra žinoma, kad stebint iš Žemės paviršiaus Saulės spektras nutrūksta ultravioletinėje dalyje. Kai paaiškėjo, kad tai įvyko dėl ozono sugerto saulės ultravioletinių spindulių, zondų ir raketų su spektrografais paleidimai laive tapo logišku metodu ozono kiekiui aukštyje įvertinti.
Temperatūros kilimas stratosferoje prasideda maždaug nuo 30 km ir tęsiasi iki 40-50 km, kur yra viršutinė ozono sluoksnio dalis. Nepaisant to, kad čia yra mažiau ozono nei žemesniuose lygiuose, būtent ši sluoksnio dalis yra nukreipta į Saulę ir yra labiau šildoma ultravioletinių spindulių, kuriuos sugeria.
Temperatūros padidėjimas maždaug 40 - 50 km aukštyje, nustatytas zondavimo rezultatais, buvo patvirtintas 1920 m., kai gegužės 9 dieną Maskvoje įvyko stiprus artilerijos sandėlių sprogimas. Sprogimo garsas buvo aiškiai girdimas netoli Maskvos - iki 60 km atstumu, o paskui vėl dideliu atstumu taškuose, esančiuose žiede aplink miestą. Tarp šių dviejų klausos zonų buvo 100 km pločio „tylos zona“, kurioje sprogimo visiškai nesigirdėjo. Profesorius V.I. Vitkevičius ištyrė šį reiškinį ir priėjo prie išvados, kad tokį garso girdimumo pasiskirstymą galima stebėti, kai jis atsispindi nuo atmosferos sluoksnių, esančių 40–50 km aukštyje. Tačiau tuo pačiu metu atspindinčių sluoksnių temperatūra turėtų būti apie plius 40 - 50 laipsnių.
Jau minėjome svarbų ozono sluoksnio vaidmenį išsaugant gyvybę Žemėje. Tačiau 1985 m. mokslininkai paskelbė sensacingą naujieną: virš Antarktidos atrado ozono skylę skersmuo virš 1000 km! Kiekvienais metais jis čia pasirodydavo rugpjūtį, o gruodžio – sausio mėnesiais nustojo egzistavęs. Virš Arkties taip pat buvo aptikta mažesnė ozono skylė. Pažymėtina, kad ozono sluoksnio pokyčius, jo mažėjimą lemia ne tik antropogeninių veiksnių įtaka. Esami natūralūs bangų aktyvumo ir stratosferos dinamikos pokyčiai reikšmingai veikia ozono pokyčius laikui bėgant. Tarpmetiniai bendrojo ozono (TO) kitimai pasauliniu mastu yra klimato kaitos rodikliai. Pavyzdžiui, ryškus ozono sumažėjimas 1979–1994 m virš Vakarų Europos, Rytų Sibiro ir JAV rytų yra susiję su klimato atšilimu šiose srityse ir ozono padidėjimu Labradoro regione su atšalimu Grenlandijoje ir Vakarų Atlante.
Taip pat yra sąsajų tarp TO skirtumų kai kuriose geografinėse srityse ir paviršiaus temperatūros anomalijų kitose. Pavyzdžiui, sausio mėn. TO ir 1979–1994 m. vasario mėn. paviršiaus temperatūros svyravimų analizė. parodė, kad norint nuspėti, koks oras (šaltas ar šiltas) bus vasario mėnesį Vakarų Sibire, reikia pažvelgti į ozono kiekį taške į vakarus nuo Anglijos (50 ° šiaurės platumos, 10 ° vakarų ilgumos).
Pirmieji balionų pakilimai į didžiausią jų pasiektą aukštį parodė, kad bendra temperatūros eiga virš tropopauzės buvo gana pastovi. Iš to buvo padaryta išvada, kad šiuose aukščiuose vertikalaus oro maišymosi nėra (arba beveik nėra). Vėliau aukšti radiozondų pakilimai leido aptikti reikšmingus sezoninius (musoninius) pusiaujo-polio temperatūros gradiento pokyčius ir su tuo susijusius slėgio bei vėjo režimo pokyčius. Kitas svarbus atradimas yra susijęs su dideliais sezoniniais temperatūros, vėjo ir ozono pokyčiais stratosferoje, visų pirma žiemos stratosferoje. Šie tarpsezoniniai pokyčiai ypač ryškūs vadinamųjų sprogstamųjų atšilimų aukštųjų platumų stratosferoje.
Pirmuosius svarbius duomenis apie vėjus žemutinėje stratosferoje jos pusiaujo dalyje davė 1883 metų rugpjūčio 27 dieną išsiveržęs Krakatau ugnikalnis, dėl kurio į atmosferą buvo išmestas didžiulis kiekis vulkaninių dulkių. Ši aplinkybė leido gauti pradinę informaciją apie tam tikrus žemųjų platumų stratosferos ypatumus.
Vulkaninių dulkių judėjimas parodė, kad pusiaujo zonoje ne tik jūros lygyje, bet ir žemutinėje stratosferoje zoninė vėjo dedamoji nukreipta iš rytų į vakarus, o šių rytinių srautų greitis žemutinėje stratosferoje pasiekia reikšmingas reikšmes. (25–50 m/s). Šie stratosferiniai rytų vėjai vadinami Krakatau vėjai. Krakatau vėjai sukasi aplink visą Žemės rutulį pusiaujo (15° Š - 15° P) platumose 25 - 40 km aukštyje.
1909 m. Van Bersono ekspedicija į Centrinę Afriką pirmą kartą atrado vakarų vėjus atogrąžų stratosferoje. Vėlesni stebėjimai parodė tiek rytinių Krakatau vėjų buvimą atogrąžų stratosferoje, tiek vakarinių vėjų atsiradimą po jais. Bursono vėjai. Bursono vakarų vėjai taip pat buvo aptikti atliekant atominius bandymus Maršalo salose. Vėlesni tyrimai parodė, kad vėjai žemutinėje atogrąžų stratosferoje keičia kryptį tarp rytų ir vakarų maždaug nuo 26 iki 27 mėnesių. Taigi jis buvo įdiegtas beveik dvejų metų ciklas kai atogrąžų stratosferos sluoksnyje nuo 18 - 20 km iki 35 km, apie vienus metus vyrauja rytų, o kitais metais – vakarų vėjai. Kvazi dvejų metų cikliškumas ypač ryškus 8–10° zonoje abiejose pusiaujo pusėse ir turi didžiausią amplitudę maždaug 23 km lygyje, kur vidutinė ciklo trukmė yra apie 26 mėnesius. Kiekvienas iš zoninių pernešimų pirmiausia atsiranda viršutiniuose sluoksniuose, maždaug 35 km lygyje, ir palaipsniui plinta žemyn 1–1,5 km per mėnesį greičiu.
Viršutinėje atogrąžų stratosferoje vėliau buvo aptiktas šešių mėnesių cikliškumas, kuris yra tam tikru ryšiu su dvejų metų ciklu.
Naujausi stratosferos tyrimai, kaip minėta aukščiau, atskleidžia reikšmingą ryšį tarp jos ir troposferos. Pavyzdžiui, kai kurie darbai parodė, kad klimato signalas iš troposferos į stratosferą sklinda gana greitai, per 3–10 dienų. Po to anomalinis signalas stratosferoje egzistuoja daug ilgiau (15–40 dienų), o tai suteikia pagrindą ilgalaikėms orų prognozėms pagal stratosferos parametrus.
Literatūra:
P.N. Tverskojus. Meteorologijos kursas. Gidrometeoizdatas, 1962 m.
Žemės atmosfera. Kolekcija. Maskva, 1953 m.
A.L. Katz. Cirkuliacija stratosferoje ir mezosferoje. Gidrometeoizdatas, 1968 m.
Naudota ir žurnalų „Meteorologija ir hidrologija“ bei „Mokslas ir gyvenimas“ medžiaga.
Virš troposferos yra stratosfera (iš graikų „stratium“ – grindys, sluoksnis). Jo masė sudaro 20% atmosferos masės.
Viršutinė stratosferos riba yra nuo Žemės paviršiaus aukštyje:
Atogrąžų platumose (ekvatorius) 50–55 km .:
Vidutinio klimato platumose iki 50 km.;
Poliarinėse platumose (poliuose) 40 - 50 km.
Stratosferoje oras įšyla kylant, o oro temperatūra kylant aukštiui vidutiniškai pakyla 1–2 laipsniais 1 km. pakyla ir pasiekia iki +50 0 C ties viršutine riba.
Temperatūra didėja didėjant ūgiui daugiausia dėl ozono, kuris sugeria ultravioletinę saulės spinduliuotės dalį. 20 - 25 km aukštyje nuo Žemės paviršiaus yra labai plonas (vos kelių centimetrų) ozono sluoksnis.
Stratosfera labai skurdi vandens garų, čia nėra kritulių, nors kartais net 30 km aukštyje. susidaro debesys.
Remiantis stebėjimais stratosferoje, nustatyti neramūs trikdžiai ir stiprūs vėjai, pučiantys skirtingomis kryptimis. Kaip ir troposferoje, pastebimi galingi oro sūkuriai, kurie ypač pavojingi greitaeigiams orlaiviams.
vadinamas stiprus vėjas reaktyviniai srautai pūsti siaurose zonose palei vidutinio klimato platumų ribas, nukreiptas į ašigalius. Tačiau šios zonos gali pasislinkti, išnykti ir vėl atsirasti. Reaktyviniai srautai dažniausiai prasiskverbia pro tropopauzę ir atsiranda viršutinėje troposferos dalyje, tačiau jų greitis sparčiai mažėja mažėjant aukščiui.
Gali būti, kad dalis energijos, patenkančios į stratosferą (daugiausia sunaudojama ozono susidarymui), yra susijusi su atmosferos frontais, kur dideli stratosferos oro srautai užfiksuoti gerokai žemiau tropopauzės, o troposferos oras patenka į apatinius stratosferos sluoksnius. .
Mezosfera
Virš stratopauzės yra mezosfera (iš graikų "mesos" - vidurys).
Viršutinė mezosferos riba yra aukštyje nuo Žemės paviršiaus:
Atogrąžų platumose (ekvatorius) 80–85 km .;
Vidutinio klimato platumose iki 80 km .;
Poliarinėse platumose (poliuose) 70 - 80 km.
Mezosferoje temperatūra nukrenta iki -60 0 C. - 1000 0 C. ties jos viršutine riba.
Poliariniuose regionuose vasarą mezopauzėje dažnai atsiranda debesų sistemos, kurios užima didelį plotą, tačiau turi mažai vertikalios raidos. Tokie debesys, švytintys naktį, dažnai leidžia aptikti didelio masto banguojančius oro judėjimus mezosferoje. Šių debesų sudėtis, drėgmės ir kondensacijos branduolių šaltiniai, dinamika ir ryšys su meteorologiniais veiksniais dar nėra pakankamai ištirta.
Termosfera
Virš mezopauzės yra termosfera (iš graikų „termos“ – šilta).
Viršutinė termosferos riba yra aukštyje nuo Žemės paviršiaus:
Atogrąžų platumose (ekvatoriuje) iki 800 km;
Vidutinio klimato platumose iki 700 km .;
Poliarinėse platumose (poliuose) iki 650 km.
Termosferoje temperatūra vėl pakyla, viršutiniuose sluoksniuose pasiekdama 2000 0 C.
Pažymėtina, kad 400 - 500 km aukštyje. ir aukščiau, oro temperatūros negalima nustatyti jokiu iš žinomų metodų dėl itin retėjančios atmosferos. Oro temperatūra tokiame aukštyje turi būti sprendžiama iš dujų dalelių, judančių dujų srautais, energijos.
Oro temperatūros padidėjimas termosferoje yra susijęs su ultravioletinės spinduliuotės absorbcija ir jonų bei elektronų susidarymu atmosferoje esančių dujų atomuose ir molekulėse.
Termosferoje slėgis ir atitinkamai dujų tankis palaipsniui mažėja didėjant aukščiui. Netoli žemės paviršiaus per 1 m 3. ore yra apie 2,5x10 25 molekules, apie 100 km aukštyje apatiniuose termosferos sluoksniuose 1 m 3 oro yra apie 2,5x10 25 molekules. 200 km aukštyje, jonosferoje 1 m 3 aukštyje. ore yra 5x10 15 molekulių. Apie 850 km aukštyje. per 1 m. ore yra 10 12 molekulių. Tarpplanetinėje erdvėje molekulių koncentracija yra 10 8 - 10 9 1 m 3 . Apie 100 km aukštyje. molekulių skaičius nedidelis, tačiau jos retai susiduria viena su kita. Vidutinis atstumas, kurį nuvažiuoja chaotiškai judanti molekulė prieš susidūrimą su kita panašia molekule, vadinamas jos vidutiniu laisvu keliu.
Tam tikroje temperatūroje molekulės greitis priklauso nuo jos masės: lengvesnės molekulės juda greičiau nei sunkesnės. Žemutinėje atmosferoje, kur laisvas kelias labai trumpas, dujų atsiskyrimo pagal jų molekulinę masę nėra pastebimo, tačiau jis išreiškiamas virš 100 km. Be to, veikiamos Saulės ultravioletinės ir rentgeno spinduliuotės, deguonies molekulės skyla į atomus, kurių masė yra pusė molekulės masės. Todėl tolstant nuo Žemės paviršiaus atmosferos deguonis tampa vis svarbesnis atmosferos sudėtyje maždaug 200 km aukštyje. tampa pagrindiniu ingredientu.
Aukščiau, maždaug 1200 km atstumu. nuo Žemės paviršiaus dominuoja lengvosios dujos helis ir vandenilis. Jie yra išorinis atmosferos sluoksnis.
Šis plėtimasis pagal svorį vadinamas difuziniu plėtimu, primenančiu mišinių atskyrimą naudojant centrifugą.
Įsikūręs nuo 11 iki 50 km aukštyje. Nedidelis temperatūros pokytis 11–25 km sluoksnyje (apatiniame stratosferos sluoksnyje) ir jo padidėjimas 25–40 km sluoksnyje nuo –56,5 ° iki +0,8 ° С (viršutinis stratosferos sluoksnis arba inversijos sritis ) yra būdingi. Pasiekusi apie 0 °C reikšmę apie 40 km aukštyje, temperatūra išlieka pastovi iki maždaug 55 km aukščio. Ši pastovios temperatūros sritis vadinama stratopauze ir yra riba tarp stratosferos ir mezosferos. Oro tankis stratosferoje yra dešimtis ir šimtus kartų mažesnis nei jūros lygyje.
Stratosfera yra homogeniškesnė aplinka nei troposfera. Kadangi dujų tankis mažėja didėjant aukščiui, santykinis laidumas stratosferoje yra ≈1, tai turi mažesnę įtaką radijo bangų sklidimui.
Būtent stratosferoje yra ozonosferos sluoksnis („ozono sluoksnis“; 15–20–55–60 km aukštyje), kuris lemia viršutinę gyvybės biosferoje ribą. Ozonas (O 3 ) dėl fotocheminių reakcijų intensyviausiai susidaro ~30 km aukštyje. Bendras O 3 tūris, jei jis būtų koncentruotas viename atskirame sluoksnyje, esant normaliam slėgiui, būtų ištisinis sluoksnis, kurio storis tik 1,7–4,0 mm.
Didžioji dalis trumpųjų bangų ultravioletinės spinduliuotės dalies (180–200 nm) pasilieka stratosferoje, o trumpųjų bangų energija transformuojama. Šių spindulių įtakoje kinta magnetiniai laukai, skyla molekulės, vyksta jonizacija, naujai susidaro dujos ir kiti cheminiai junginiai. Šiuos procesus galima stebėti šiaurės pašvaistės, žaibo ir kitokio švytėjimo pavidalu.
Stratosferoje ir aukštesniuose sluoksniuose, veikiant saulės spinduliuotei, dujų molekulės disocijuoja – į atomus (virš 80 km disocijuoja CO 2 ir H 2, virš 150 km – O 2, virš 300 km – N 2). 200–500 km aukštyje dujų jonizacija vyksta ir jonosferoje, 320 km aukštyje įkrautų dalelių (O + 2, O - 2, N + 2) koncentracija yra ~ 1/300 neutralių dalelių koncentracija. Viršutiniuose atmosferos sluoksniuose yra laisvųjų radikalų – OH, HO 2 ir kt.
Skrydis stratosferoje
Skrydžiai į stratosferą prasidėjo 1930-aisiais. Plačiai žinomas skrydis pirmuoju stratosferos balionu (FNRS-1), kurį Auguste'as Picardas ir Paulas Kipferis atliko 1931 m. gegužės 27 d., į 16,2 km aukštį. SSRS Picardo skrydžiai sukėlė didelį susidomėjimą, 1933-1934 metais buvo pastatyti stratosferiniai balionai SSRS-1 ir Osoaviakhim-1. 1933 09 30 K. D. Godunovo suprojektuotas „SSSR-1“ skrido į 19 km aukštį, užfiksuodamas naują pasaulio rekordą. Kartu su Godunovu stratostatą pilotavo E. K. Birnbaumas ir puikus sovietų oro balionininkas G. A. Prokofjevas.
Šiuolaikiniai koviniai ir viršgarsiniai komerciniai lėktuvai dėl stabilesnių skrydžio sąlygų skrenda stratosferoje iki 20 km aukštyje (nors dinaminės lubos gali būti ir daug didesnės). daugiaaukštis
Stratosfera (iš lot. stratum – grindys, sluoksnis) yra atmosferos aukščio sluoksnis nuo 11 iki 50 km esantis virš troposferos. Perėjimas iš troposferos į stratosferą vyksta sklandžiai, nes tarp jų yra plonas tarpinis sluoksnis, vadinamas tropopauze, kuriame temperatūra nemažėja didėjant aukščiui. Pagrindinis stratosferos bruožas yra temperatūros padidėjimas didėjant aukščiui. Apatinėje šio sluoksnio dalyje (iki 25 km aukščio) temperatūra yra stabili arba auga lėtai didėjant aukščiui, tačiau nuo 34 - 36 km lygio temperatūra pradeda didėti. Temperatūros kilimas tęsiasi iki stratopauzės – viršutinės stratosferos ribos, kuri yra tokia pat šilta, kaip oro masės šalia Žemės paviršiaus.
Junginys
Didelis stratosferos stabilumas yra dėl temperatūros padidėjimo didėjant aukščiui. Skirtingai nuo troposferos, šiame sluoksnyje nėra tvarkingo vertikalaus oro judėjimo ir jo maišymosi, tačiau yra nedideli vertikalūs judesiai lėto nusileidimo arba pakilimo pavidalu, apimantys stratosferos sluoksnius didžiulėse erdvėse. Oro šildymas stratosferoje atsiranda dėl ultravioletinių spindulių sugėrimo ozonu, o atšalimas dėl H2O ir CO2 molekulių ilgųjų bangų spinduliavimo. Todėl žemose platumose, kur H2O ir CO2 kiekis padidėjęs, o O3 mažesnis, yra šalčiau nei didelėse stratosferos platumose. stratosferoje 20 - 25 km aukštyje vasarą vėjo kryptis keičiasi iš vakarų į rytus, o žiemą nuolat pučia vakarų vėjai. Viršutinėje stratosferos riboje stebimas didžiausias vėjo greitis, o taip pat ir reaktyviniai srautai.
Stratosferos apačioje iki 20 - 25 km aukštyje yra padidėjęs aerozolių dalelių, ypač sulfatų, kiekis, kuris čia atnešamas ugnikalnio išsiveržimų metu. Čia jie išsilaiko ilgiau nei troposferoje dėl mažo turbulentinio mainų ir kritulių išplovimo nebuvimo.
Stratosferoje labai mažai vandens garų, tačiau perlamutriniai debesys kartais stebimi didelėse platumose 22 - 24 km aukštyje . Jie ypač matomi naktį, apšviesti žemiau horizonto esančios Saulės. Manoma, kad šie debesys susidaro iš peršalusių lašų arba ledo kristalų.
Stratosferoje oro dujų sudėtis praktiškai nesiskiria nuo troposferos, tačiau ji turi skirtumą, būtent, padidėjęs ozono (O3) kiekis. Stratosfera gali būti vadinama ozonosfera, nes joje yra ozono sluoksnis. Ozono sluoksnis susidarė ir išsaugomas dėl ultravioletinių Saulės spindulių sąveikos su deguonies molekulėmis ir yra patikimas barjeras ultravioletinei spinduliuotei, kuri kenkia visiems gyviems organizmams. Kai saulės energiją sugeria ozono sluoksnis, atmosferos temperatūra pakyla, todėl ozono sluoksnis yra savotiškas šilumos rezervuaras atmosferoje. Iki 10 km aukščio ir daugiau nei 60 km atmosferoje beveik visiškai nėra ozono, o didžiausia jo koncentracija telkiasi 20-30 km aukštyje. Stratosferoje šiluminį režimą daugiausia lemia spinduliuotės šilumos perdavimas. Ozonas ardomas sąveikaujant su NO, su laisvaisiais radikalais, halogenų turinčiais junginiais.
Didžioji dalis trumpųjų bangų ultravioletinės spinduliuotės dalies (180 - 200 nm) lieka stratosferoje ir trumpųjų bangų energija transformuojama. Veikiant ultravioletiniams spinduliams, keičiasi magnetiniai laukai, skyla molekulės, jonizuojasi, susidaro naujos dujos ir kiti cheminiai junginiai. Gamtoje šie procesai stebimi kaip šiaurės pašvaistė, žaibai ir kiti švytėjimai.
Susijęs turinys: