Какими свойствами можно охарактеризовать стратосферу
Текущая версия страницы пока не проверялась опытными участниками и может значительно отличаться от версии, проверенной 13 мая 2019;
проверки требуют 14 правок.
Стратосфе́ра (от лат. stratum «настил, слой») — слой атмосферы, располагающийся на высоте от 11 до 50 км. Характерно незначительное изменение температуры в слое 11−25 км (нижний слой стратосферы) и повышение её в слое 25−40 км от −56,5 °С до +0,8 °С (верхний слой стратосферы или область инверсии). Достигнув на высоте около 40 км значения около 0 °C, температура остаётся постоянной до высоты около 55 км. Эта область постоянной температуры называется стратопаузой и является границей между стратосферой и мезосферой. Плотность воздуха в стратосфере в десятки и сотни раз меньше, чем на уровне моря.
Стратосфера представляет более однородную среду по сравнению с тропосферой. Так как плотность газа уменьшается с высотой, то относительная диэлектрическая проницаемость в стратосфере ≈1, она оказывает меньшее влияние на распространения радиоволн.
Именно в стратосфере располагается слой озоносферы («озоновый слой»; на высоте от 15−20 до 55−60 км), который определяет верхний предел жизни в биосфере. Озон (О3) образуется в результате фотохимических реакций наиболее интенсивно на высоте ~30 км. Общий объём О3, будь он сконцентрирован в одном отдельном слое, составил бы при нормальном давлении сплошной слой толщиной всего 1,7−4,0 мм.
В стратосфере задерживается большая часть коротковолновой части ультрафиолетового излучения (180−200 нм) и происходит трансформация энергии коротких волн. Под влиянием этих лучей изменяются магнитные поля, распадаются молекулы, происходит ионизация, новообразование газов и других химических соединений. Эти процессы можно наблюдать в виде северных сияний, зарниц и других свечений.
В стратосфере и более высоких слоях под воздействием солнечной радиации молекулы газов диссоциируют — на атомы (выше 80 км диссоциируют СО2 и Н2, выше 150 км — О2, выше 300 км — N2[1]). На высоте 200−500 км в ионосфере происходит также ионизация газов, на высоте 320 км концентрация заряжённых частиц (О+2, О−2, N+2) составляет ~ 1/300 от концентрации нейтральных частиц. В верхних слоях атмосферы присутствуют свободные радикалы — ОН•, НО•2 и др.
В стратосфере почти нет водяного пара.
Полёты в стратосфере[править | править код]
Полёты в стратосферу начались в 1930-х годах. Широко известен полёт на первом стратостате (FNRS-1), который совершили Огюст Пикар и Пауль Кипфер 27 мая 1931 года на высоту 16,2 км. В СССР полёты Пикара вызвали большой интерес, и в 1933−1934 годах были построены стратостаты «СССР-1» и «Осоавиахим-1». 30 сентября 1933 «СССР−1» конструкции К. Д. Годунова совершил полёт на высоту 19 км, установив новый мировой рекорд. Вместе с Годуновым стратостат пилотировали Э. К. Бирнбаум и выдающийся советский воздухоплаватель Г. А. Прокофьев.
Современные боевые и сверхзвуковые коммерческие самолёты летают в стратосфере на высотах до 20 км ввиду более стабильных летных условий (хотя динамический потолок может быть значительно выше). Высотные метеозонды поднимаются до 40 км; рекорд для беспилотного аэростата составляет 51,8 км.
В последнее время в военных кругах США большое внимание уделяют освоению слоёв стратосферы выше 20 км, часто называемых «предкосмосом» («мезосфера»). Предполагается, что беспилотные дирижабли и самолёты на солнечной энергии (наподобие NASA Pathfinder) смогут длительное время находиться на высоте порядка 30 км и обеспечивать наблюдением и связью очень большие территории, оставаясь при этом малоуязвимыми для средств ПВО; такие аппараты будут во много раз дешевле спутников.[2]
Примечания[править | править код]
Ñòðàòîñôåðà — ñëîé àòìîñôåðû íà âûñîòå 11 — 50êì îò Çåìëè.
Ââåäåíèå
Æèçíåííî âàæíûé äëÿ Çåìëè îçîíîâûé ñëîé ðàñïîëàãàåòñÿ â ñëîå àòìîñôåðû ñòðàòîñôåðå, áåç êîòîðîé âñå áû æèâîå íà ïëàíåòå äàâíî ïîãèáëî.
Çàùèùàÿ ëþäåé, ðàñòåíèÿ è æèâîòíûõ îò ïðÿìûõ ñîëíå÷íûõ ëó÷åé, îçîí è ñòðàòîñôåðà îáåñïå÷èâàþò ôóíêöèîíèðîâàíèå âñåõ ñèñòåì.
Àêòèâíàÿ äåÿòåëüíîñòü ÷åëîâåêà, âûáðîñû è çàãðÿçíåíèå îòðèöàòåëüíî ñêàçûâàþòñÿ íà ñîñòîÿíèè ñòðàòîñôåðû, ñîçäàâàÿ áðåøè â îçîíîâîì ñëîå.
×òî òàêîå ñòðàòîñôåðà
 ïåðåâîäå ñ ëàòèíñêîãî ÿçûêà ñòðàòîñôåðà îçíà÷àåò íàñòèë èëè ñëîé, ñôåðà ñëîÿ. Òàêîå ïðåäñòàâëåíèå î íåé ôîðìèðîâàëîñü â òå÷åíèå âåêîâ, êîãäà ó÷åíûå ñ÷èòàëè, ÷òî ñóùåñòâóåò òîëüêî îäèí ñëîé, êîòîðûé íàõîäèòüñÿ çà òðîïîñôåðîé.
Ôàêòè÷åñêè, ýòî âòîðîé ñëîé àòìîñôåðû, ãäå íàáëþäàåòñÿ ñîëíå÷íàÿ ðàäèàöèÿ, âëèÿþùàÿ íà ðàçëè÷íûå ìîëåêóëû ãàçà.  ðåçóëüòàòå ýòîãî, ñ íèìè íà÷èíàþò ïðîèñõîäèòü õèìè÷åñêèå è ôèçè÷åñêèå ðåàêöèè, ñîïðîâîæäàþùèåñÿ ðàñïàäîì íà àòîìû.
 ñòðàòîñôåðå ïðàêòè÷åñêè îòñóòñòâóåò âîäà, êîòîðàÿ çäåñü ïðåäñòàâëåíà íåçíà÷èòåëüíûì êîëè÷åñòâîì âîäÿíîãî ïàðà. Òàêæå â äàííîì ñëîå àòìîñôåðû ñóùåñòâóþò ñòàáèëüíûå òå÷åíèÿ âîçäóõà, ÷òî ñîçäàþò îòëè÷íûå óñëîâèÿ äëÿ ïîëåòîâ ñàìîëåòîâ è äðóãèõ ëåòàëüíûõ àïïàðàòîâ.
Áëàãîäàðÿ ðàñïîëîæåíèþ â ñòðàòîñôåðå îçîíà, ñîçäàåòñÿ âàæíûé äëÿ ÷åëîâå÷åñòâà îçîíîâûé ñëîí. Îí ïîãëîùàåò âðåäíûå äëÿ îðãàíèçìà è âñåãî æèâîãî óëüòðàôèîëåòîâîå èçëó÷åíèå.
Ãäå íàõîäèòüñÿ ñòðàòîñôåðà
Ñòðàòîñôåðà íàõîäèòüñÿ ìåæäó òðîïîñôåðîé, ò.å. ñàìûì íèæíèì ñëîåì àòìîñôåðû, è ìåçîñôåðîé òðåòüèì øàðîì. Ñòðàòîñôåðà è ìåçîñôåðà îòäåëåíû äðóã îò äðóãà ñòðàòîïàóçîé, ïðåäñòàâëÿþùåé ñîáîé ãðàíèöó ìåæäó ñëîÿìè.
Çäåñü òåìïåðàòóðà äîñòèãàåò íóëåâîãî çíà÷åíèÿ, à àòìîñôåðíîå äàâëåíèå ðàâíî ñîîòíîøåíèþ 1 ê 1000. Ýòî îçíà÷àåò, ÷òî ïëîòíîñòü âîçäóõà â äèàïàçîíå îò 50 äî 55 êèëîìåòðîâ îò ïîâåðõíîñòè Çåìëè, çíà÷èòåëüíî ìåíüøå, ÷åì â ñòðàòîñôåðå è ìåçîñôåðå.
Èç ÷åãî ñîñòîèò ñòðàòîñôåðà
Ñîñòîèò äàííûé øàð çåìíîé ïîâåðõíîñòè èõ äâóõ ñëîåâ âåðõíåãî è íèæíåãî. Îñíîâíûì èõ êîìïîíåíòîì ÿâëÿåòñÿ îçîí, ïðîöåíòíîå ñîäåðæàíèå êîòîðîãî òóò äîñòèãàåò 90; îñòàëüíûå 10% îçîíîâîãî ñëîÿ ïåðåõîäÿò â òðîïîñôåðó.
 ñîñòàâ îçîíà âõîäÿò ìîëåêóëû ãàçà òðåõàòîìíûå, ÷òî ïðåäñòàâëÿåò ñîáîé àëëîòðîïíóþ ìîäèôèêàöèþ êèñëîðîäà. Îçîí ïðè íîðìàëüíûõ óñëîâèÿõ è òåìïåðàòóðå ÿâëÿåòñÿ ãîëóáûì ãàçîì, à åñëè îíà ñíèæàåòñÿ ñòàíîâèòüñÿ æèäêîñòüþ, êîòîðàÿ èìååò öâåò èíäèãî.
ñòðàòîñôåðà ôîòî
Âñòðå÷àåòñÿ îçîí è â òâåðäîì ñîñòîÿíèè, âñòðå÷àÿñü â ïðèðîäå â âèäå ÷åðíûõ êðèñòàëëîâ. Îíè èíîãäà ìîãóò ñòàíîâèòüñÿ òåìíî-ñèíèìè.
Îçîíîâûé ñëîé ðàñïîëàãàåòñÿ íà âûñîòå 30 êèëîìåòðîâ îò ïîâåðõíîñòè Çåìëè. Åãî òîëùèíà î÷åíü íåçíà÷èòåëüíàÿ îò 1,7 äî 4 ìèëëèìåòðîâ, íî èìåííî ýòîãî äîñòàòî÷íî, ÷òîáû çàùèùàòü âñå æèâîå íà ïëàíåòå.
Îáðàçîâàíèå îçîíà ïðîèñõîäèò â ðåçóëüòàòå ðàçëè÷íûõ ôîòîõèìè÷åñêèõ ðåàêöèé, èìåþùèõ íàèáîëüøóþ èíòåíñèâíîñòü íà 30-êèëîìåòðîâîé âûñîòå.  ñîñòàâ ñòðàòîñôåðû òàêæå âõîäÿò êîðîòêèå óëüòðàôèîëåòîâûå âîëíû, äëèíà êîòîðûõ ñîñòàâëÿåò îò 180 äî 200 íàíîìåòðîâ.
Ïîä âëèÿíèåì ïîñòîÿííîé òåìïåðàòóðû ïðîèñõîäèò èçìåíåíèå ýíåðãèè êîðîòêèõ âîëí, âëèÿþùèå íà ìàãíèòíûå ïîëÿ. Âñëåäñòâèå ÷åãî, ìîëåêóëû ðàñïàäàþòñÿ, ïîòîì èîíèçèðóþòñÿ, ÷òî ñòàíîâèòüñÿ ïðè÷èíîé ïîÿâëåíèÿ íîâûõ ãàçîâ è õèìè÷åñêèõ ñîñòàâîâ. ×åëîâåê âîñïðèíèìàåò ïîäîáíûå ðåàêöèè, êàê ñåâåðíûå ñèÿíèÿ, çàðåâà, çàðíèöû.
Ãðàíèöû ñòðàòîñôåðû
Íà÷èíàåòñÿ ñòðàòîñôåðà 11-êèëîìåòðîâîé âûñîòå îò ïîâåðõíîñòè Çåìëè, è òÿíåòñÿ äî 50 êèëîìåòðîâ. Íèæíèé ñëîé èìååò òîëùèíó â 14 êèëîìåòðîâ, çàêàí÷èâàÿñü íà âûñîòå â 25 êì.  ýòîì ñëîå òåìïåðàòóðà âîçäóõà îñòàåòñÿ ñòàáèëüíîé, íà îòìåòêå â -40 ãðàäóñîâ ïî Öåëüñèþ, è ïîñòåïåííî íà÷èíàåò ïîâûøàòüñÿ ñ 25-ãî êèëîìåòðà, êîãäà íà÷èíàåòñÿ âåðõíèé ñëîé ñòðàòîñôåðû.
Äî 40 êèëîìåòðîâîé îòìåòêè òåìïåðàòóðà ìîæåò ìåíÿòüñÿ îò -56 äî +0,8 ãðàäóñîâ, ïåðåõîäÿ ïëàâíî â èíâåðñèîííóþ îáëàñòü. Ïîòîì îò 40 äî 55 êèëîìåòðîâ âîçäóõ «ïðîãðåâàåòñÿ» äî +0,8.
Ôóíêöèè ñòðàòîñôåðû
Ñòðàòîñôåðà ïðèçâàíà çàùèùàòü Çåìëþ îò âðåäíûõ óëüòðàôèîëåòîâûõ ëó÷åé. Äàííàÿ ôóíêöèÿ ðåàëèçóåòñÿ ÷åðåç îçîíîâûé ñëîé, êîòîðûé îáëàäàåò, êàê ïîëîæèòåëüíûìè, òàê è îòðèöàòåëüíûìè êà÷åñòâàìè.  ÷àñòíîñòè, åñëè ëþäè ñòðàäàþò ëåãî÷íûìè áîëåçíÿìè, òî èõ îòïðàâëÿþò â ñîñíîâûå ëåñà, ãäå î÷åíü ìíîãî îçîíà.
Íî åñëè íà Çåìëå áóäåò ïðîèñõîäèòü óâåëè÷åíèå îçîíà, òî ýòî ñòàíåò ïðè÷èíîé ãèáåëè óðîæàÿ, ëåñîâ, ðàñòåíèé, çàêàí÷èâàåòñÿ âûðàáîòêà îáû÷íîãî êèñëîðîäà, êîòîðûì äûøàò ëþäè è æèâîòíûå. Ïîýòîìó ó÷åíûå îáåñïîêîåíû òåì, ÷òî â êîíöå 20 íà÷àëå 21 ââ. ïîÿâèëàñü ïðîáëåìà èñòîùåíèÿ îçîíîâîãî ñëîÿ, ÷òî ïðîÿâëÿåòñÿ â îáðàçîâàíèè äûð.
×åðåç íèõ ïðîõîäÿò ëó÷è, èäóùèå èç Êîñìîñà, è ñïîñîáíûå óáèòü ôëîðó è ôàóíó, ïðåêðàòèòü ñóùåñòâîâàíèå ëþäåé. Ñàìûå áîëüøèå äûðû îáðàçîâàíû íàä Àíòàðêòèäîé.
Èíòåðåñíûå ôàêòû
- Ëåòàëüíûå àïïàðàòû ñòàëè äîñòèãàòü ñòðàòîñôåðû óæå â 30-å ãã. 20 â. Ýòî áûëè ñòðàòîñòàòû, ñóìåâøèå ïîäíÿòüñÿ íà âûñîòó â 16 êèëîìåòðîâ. Ñîâåòñêèì êîíñòðóêòîðàì óäàëîñü ïîäíÿòü ñòðàòîñòàò íà òðè êèëîìåòðà âûøå, ÷òî áûëî íîâûì ìèðîâûì ðåêîðäîì, çàôèêñèðîâàííûì â 1933 ã.
-  21 â. ñàìîëåòû, êàê áîåâûå, òàê è ñâåðõçâóêîâûå, ìîãóò ïîäíèìàòüñÿ íà âûñîòó äî 20 êì. Ýòî äîñòèãàåòñÿ, áëàãîäàðÿ ñòàáèëüíûì âîçäóøíûì ïîòîêàì. Çíà÷èòåëüíî âûøå óäàëîñü ïîäíÿòüñÿ ìåòåîçîíäàì è áåñïèëîòíûì àýðîñòàòàì, êîòîðûå äîñòèãëè âåðõíåãî ñëîÿ ñòðàòîñôåðû.
- Ó÷åíûå ðàáîòàåò íàä òåì, ÷òîáû ïðîäîëæàòü îñâàèâàòü ñàìûå âûñîêèå øàðû ñòðàòîñôåðû. Öåëüþ ÿâëÿåòñÿ ðàçìåùåíèå àïïàðàòîâ, ñïîñîáíûõ íàáëþäàòü è îáåñïå÷èâàòü ñâÿçüþ áîëüøèå ïðîñòðàíñòâà. Îíè äîëæíû áûòü íåóÿçâèìûìè äëÿ ïðîòèâîâîçäóøíûõ êîìïëåêñîâ.
- Ïîäîáíûìè ïðîåêòàìè çàíèìàþòñÿ ñîòðóäíèêè ÍÀÑÀ, ñòðåìÿùèåñÿ îòïðàâëÿòü â Êîñìîñ äèðèæàáëè áåç ïèëîòîâ è ñàìîëåòû, êîòîðûå áóäóò ðàáîòàòü íà ñîëíå÷íûõ áàòàðåÿõ.
В число составных частей строения земной атмосферы входит стратосфера. На нее приходится 20% от общего объема воздушного запаса. Стратосфера по высоте в км от Земли является вторым атмосферным слоем от поверхности планеты из 5 основных.
Расположение и высота от Земли
Эта атмосферная область размещается между нижележащей тропосферой и вышележащей мезосферой. Она начинается сразу после тропопаузы. Такая переходная часть отделяет тропосферу от стратосферы. Тропопауза размещается примерно в 10 км над полюсами Земли, постепенно повышаясь к экватору.
Контур нижней границы стратосферы напрямую зависит от расположенной под ней переходной части атмосферы. Тропопауза имеет неровные очертания. Это обусловлено зависимостью ее высоты от местонахождения сильных климатических явлений: над антициклонами она находится выше, а над циклонами — ниже. За тропопаузой, повторяя ее ломаные очертания, располагается слой стратосферы.
Эта часть строения атмосферы по высоте охватывает пространство между 11 км и 50 км от поверхности земного шара. Ее нижняя граница проходит в 11 км над Землей возле полюсов. По направлению к экватору она становится все выше и на 0° широты доходит до 18 км над поверхностью планеты. Верхняя граница слоя размещается на высоте 50-55 км над Землей.
Слои атмосферы Земли. Credit: news.stavenergo.ru.
Строение стратосферы
По своему устройству эта часть атмосферы включает 4 слоя. К ним относятся:
- нижняя часть;
- озоносфера;
- верхняя часть;
- стратопауза.
Общая высота этой области составляет около 40 километров. Нижняя часть занимает пространство от 11 до 25 км, а верхняя (она же — область инверсии) — от 25 до 50 км. Такое разделение напрямую связано с расположением озонового щита.
Слой из этого вещества распространяется на всю стратосферу и даже выходит за ее верхнюю границу. Озоносфера начинается на высоте 15-20 км. Заканчивается она в 55-60 км над Землей, т.е. уже в мезосфере. Образование озона осуществляется через фотохимические реакции или процесс взаимодействия кислорода с ультрафиолетом. Их наибольшая интенсивность зафиксирована на высоте 30 км. Но максимальная концентрация вещества размещается в 25 км над земным шаром. По этой причине стратосфера делится на 2 части на этом уровне.
Верхняя часть описываемого атмосферного слоя оканчивается стратопаузой. Она является границей, отделяющей стратосферу от мезосферы. Для стратопаузы характерна постоянная температура воздуха около 0°C.
Стратосфера — слой атмосферы, высота которого равна примерно 40 км. Credit: mirkosmosa.ru.
Свойства и особенности
В состав стратосферы входит 90% озона от его общего содержания в атмосфере планеты Земля. Кроме этого вещества и кислорода она включает различные загрязнения. Но разреженных пылевидных частиц в ней вдвое меньше, чем сульфатных аэрозольных. По плотности воздух в этой части атмосферы в сотни раз уступает тому, который находится на уровне моря.
Озоновый слой, расположенный внутри этой области, служит щитом, защищающим планету от опасного радиоактивного излучения Солнца — ультрафиолета (УФ). Также этот своеобразный барьер является предельной границей биосферы, т.е. зоны обитания живых организмов. Условия выше него не подходят для чьего-либо существования. Поэтому жизнь есть только под озоносферой. Это значит, что по обитаемости стратосфера состоит из 2 частей. Нижняя (под озоновым щитом) населена живыми организмами. Верхняя, над ним — необитаема.
Несмотря на большое пространство, занимаемое озоносферой, общего количества вещества, собранного в отдельный сплошной слой вокруг планеты, при нормальном давлении хватило бы на создание щита толщиной 1,7-4 мм.
Стратосфера по своей структуре является более однородной, чем нижележащая тропосфера. Из-за характерного для газа снижения плотности с увеличением высоты коэффициент диэлектрической проницаемости в ней равняется 1. Поэтому стратосфера слабо влияет на радиоволновое распространение.
В этой области атмосферы задерживается преимущественная часть УФ-излучения. Там же преобразуется энергия его составляющих — коротких волн. Эти лучи обусловливают такие явления и реакции, как:
- ионизация;
- распад молекул (солнечная радиация запускает процесс их диссоциации на атомы);
- изменение магнитных полей;
- новообразование газов;
- возникновение химических соединений.
Такие процессы отражаются в форме различных небесных свечений — зарниц, северных сияний и т.д.
Северное сияние происходит в стратосфере Земли. Credit: germanpulse.com.
Для стратосферы свойственно мизерное содержание водяного пара. Как следствие, в ней практически полностью отсутствует облачность. Эта характеристика делает стратосферу подходящей областью атмосферы для совершения полетов, т.к. в ней стабильные условия. Большинство современных сверхзвуковых самолетов коммерческого и военного назначения летают в этой зоне на уровне 20 км над планетой.
В этой же атмосферной области, но уже в 40 км от Земли, собирают необходимые сведения высотные беспилотные аэростаты — метеозонды. Максимальный подъем такого аппарата равен 51,8 км. Это означает, что аэростат пересекает всю стратосферу и добирается до ее верхней границы.
Температурные колебания
В отличие от тропосферы, в стратосфере температура воздуха возрастает. В предшествующей ей тропопаузе этот показатель перестает снижаться с повышением высоты. Эта особенность сохраняется и в нижней части слоя стратосферы, размещающейся на высоте от 11 до 25 км. В этой области температура имеет практически неизменные значения.
В верхней части на высоте от 25 до 40 км происходит инверсия показателей. Там температура повышается от -56,5°C до +0,8°C. Воздух в этой атмосферной области прогревается только за счет того, что озон поглощает ультрафиолет.
На высоте 40 км температурные показатели воздуха доходят до 0°C (если точнее, то до +273 К). Это значение остается неизменным до 55 км над Землей, где кончается стратопауза, служащая границей, отделяющей стратосферу от мезосферы.
Стратосфера — это один из верхних слоев воздушной оболочки нашей планеты. Она начинается на высоте примерно 11 км над землей. Здесь уже не летают самолеты пассажирской авиации и крайне редко образуются облака. В стратосфере располагается озоновый слой Земли — тонкая оболочка, защищающая планету от проникновения губительного ультрафиолета.
Воздушная оболочка планеты
Атмосфера представляет собой газовую оболочку Земли, прилегающую внутренней поверхностью к гидросфере и земной коре. Внешняя граница ее постепенно переходит в космическое пространство. Состав атмосферы включает газы: азот, кислород, аргон, углекислый газ и так далее, — а также примеси в виде пыли, капель воды, кристаллов льда, продуктов горения. Соотношение основных элементов воздушной оболочки сохраняется постоянным. Исключение составляют углекислый газ и вода — их количество в атмосфере нередко меняется.
Слои газовой оболочки
Атмосферу подразделяют на несколько слоев, располагающихся друг над другом и имеющих особенности в составе:
пограничный слой — непосредственно прилегает к поверхности планеты, простирается до высоты в 1-2 км;
тропосфера — второй слой, внешняя граница в среднем располагается на высоте 11 км, здесь сконцентрирован практически весь водяной пар атмосферы, образуются облака, возникают циклоны и антициклоны, по мере увеличения высоты подает температура;
тропопауза — переходный слой, характеризующийся прекращением снижения температуры;
стратосфера — это слой, простирающийся до высоты 50 км и делящийся на три зоны: с 11 до 25 км температура меняется незначительно, с 25 до 40 — температура повышается, с 40 до 50 — температура остается постоянной (стратопауза);
мезосфера простирается на высоту до 80-90 км;
термосфера достигает отметки 700-800 км над уровнем моря, здесь на высоте 100 км располагается линия Кармана, которую принимают за границу между атмосферой Земли и космосом;
экзосфера также называется зоной рассеяния, здесь сильно разреженный газ теряет частицы вещества, и они улетают в космос.
Изменения температуры в стратосфере
Итак, стратосфера — это часть газовой оболочки планеты, следующая за тропосферой. Здесь температура воздуха, постоянная на протяжении тропопаузы, начинает изменяться. Высота стратосферы составляет примерно 40 км. Нижняя граница — 11 км над уровнем моря. Начиная с этой отметки, температура претерпевает небольшие изменения. На высоте 25 км показатель нагрева начинает медленно расти. К отметке 40 км над уровнем моря температура повышается от -56,5º до +0,8ºС. Далее она остается близкой к нулю градусов вплоть до высоты 50-55 км. Зона между 40 и 55 километрами называется стратопаузой, поскольку температура здесь не меняется. Она является переходной зоной от стратосферы к мезосфере.
Особенности стратосферы
Стратосфера Земли содержит около 20% массы всей атмосферы. Воздух здесь настолько разрежен, что пребывание человека без специального скафандра невозможно. Этот факт — одна из причин, по которой полеты в стратосферу стали осуществляться лишь сравнительно недавно.
Другая особенность газовой оболочки планеты на высоте 11-50 км заключается в очень небольшом количестве водяного пара. В стратосфере по этой причине практически никогда не образуются облака. Для них просто нет строительного материала. Однако редко все же можно наблюдать так называемые перламутровые облака, которыми «украшается» стратосфера (фото представлено ниже) на высоте 20-30 км над уровнем моря. Тонкие, как бы светящиеся изнутри образования можно наблюдать после заката или перед восходом. Формой перламутровые облака похожи на перистые или перисто-кучевые.
Озоновый слой Земли
Главная отличительная черта стратосферы — это максимальная во всей атмосфере концентрация озона. Он формируется под действием солнечных лучей и защищает все живое на планете от их губительного излучения. Озоновый слой Земли располагается на высоте 20-25 км над уровнем моря. Молекулы О3 распределены во всей стратосфере и даже есть у поверхности планеты, однако на этом уровне наблюдается их наибольшая концентрация.
Нужно заметить, что озоновый слой Земли составляет всего 3-4 мм. Такой будет его толщина, если разместить частицы этого газа в условиях нормального давления, например, у поверхности планеты. Озон образуется в результате распада молекулы кислорода под действием ультрафиолета на два атома. Один из них соединяется с «полноценной» молекулой и образуется озон — О3.
Опасный защитник
Молекулы озона поглощают ультрафиолетовое излучение с длиной волны короче 0,1–0,2 мкм. В этом заключается его защитная роль. Тонкий слой голубоватого газа предотвращает попадание на Землю солнечной радиации, губительной для живых организмов.
С потоком ветра озон попадает близко к поверхности планеты. Образуется он и на Земле во время грозы, работы копировальной техники или рентгена. Интересно, что большая концентрация озона губительна для человека. Он образуется под действие солнечных лучей в сильно загазованных областях. Прибывание в условиях так называемого озонового смога опасно для жизни. Голубоватый газ способен разрушить легкие. Сказывается его присутствие и на растениях — они перестают нормально развиваться.
Разрушение озонового слоя
Проблема озоновых дыр начала активно обсуждаться в научном сообществе примерно с 70-х годов прошлого века. Сейчас известно, что к разрушению защитного экрана приводит загрязнение атмосферы, промышленное использование фреонов и некоторых других соединений, уничтожение лесов, запуск космических ракет и высотная авиация. Международное сообщество приняло ряд соглашений, предполагающих сокращение производства вредных веществ. В первую очередь речь идет о фреонах, использующихся при создании аэрозолей, холодильных установок, огнетушителей, одноразовой посуды и так далее.
При этом есть данные, позволяющие предполагать, что образование озоновых дыр происходит в силу естественных причин. Вредные вещества попадают в атмосферу в результате извержений вулканов и землетрясений, из разломов в океанической коре. Сегодня вопрос о главной роли человека в деле разрушения озонового слоя для ряда ученых остается спорным.
Полеты в стратосфере
Освоение стратосферы началось в 30-х годах прошлого столетия. Сегодня до высоты 20 км поднимаются боевые и сверхзвуковые коммерческие самолеты. Отметки в 40 км над уровнем моря достигают метеозонды. Рекордная высота, которой достиг беспилотный аэростат — 51,8 км.
Постепенно осваивают эту часть воздушной оболочки и любители экстремального спорта. В 2012 году австрийский парашютист Феликс Баумгартнер совершил прыжок со стратосферы с высоты почти 39 км. Преодолев во время полета звуковой барьер, он благополучно приземлился. Рекорд Баумгартнера побил вице-президент компании Google Алан Юстас. За 15 минут он пролетел, также достигнув скорости звука, 40 км.
Таким образом, сегодня стратосфера — это более изведанный слой атмосферы, нежели в начале прошлого века. Однако по-прежнему не очень понятным остается будущее озонового слоя, без которого не возникла бы жизнь на Земле. Пока страны сокращают производство фреона, одни ученые говорят, что это не принесет особой пользы, по крайней мере, такими темпами, а другие, что это и вовсе не нужно, поскольку основная часть вредных веществ образуется естественным путем. Кто прав — рассудит время.