Какими свойствами можно охарактеризовать стратосферу

Стратосфера, свойства, строение и структура.

Стратосфера – один из основных слоев атмосферы, который располагается между тропосферой и мезосферой на высоте от 10 – 50 км от уровня моря.

Стратосфера и ее свойства

Строение, структура, слои стратосферы

Полеты в стратосфере

Атмосфера и ее строение

Стратосфера:

Стратосфера (от лат. stratum – «настил, слой») – один из основных слоев атмосферы, который располагается между тропосферой и мезосферой на высоте от 10 – 50 км от уровня моря.

Нижней границей стратосферы служит тропопауза, верхней – стратопауза.

Стратосфера по своему строению не однородна. Она состоит из нескольких слоев: нижнего – более холодного и верхнего – более теплого. Увеличение температуры верхнего слоя стратосферы с высотой является результатом поглощения ультрафиолетового излучения Солнца озоновым слоем. В этом стратосфера отличается от тропосферы, расположенной вблизи поверхности Земли, где температура снижается с высотой.

Сама стратосфера очень разрежена, влага (водяной пар) в ней практически отсутствует, а потому в ней не образуются облака, за исключением перламутровых. Перламутровые облака представляют собой конденсационные образования, которые образуются в нижнем слое стратосфере на высотах от 15 до 27 км в зимне-весенний период, преимущественно в полярных широтах (иногда – в средних широтах) при аномально низких температурах (менее –78 оС). Перламутровые облака являются достаточно редким явлением. Лучшее время для их наблюдений – сумерки, когда Солнце опускается на 1-6 градусов за горизонт.

Плотность воздуха в стратосфере в десятки и сотни раз меньше, чем на уровне моря. Давление на нижней границе стратосферы в 10 раз меньше, чем у поверхности Земли, а на верхней – меньше почти в 1000 раз.

В стратосфере задерживается большая часть коротковолновой части ультрафиолетового излучения (180-200 нм) и происходит трансформация энергии коротких волн.

По сравнению с тропосферой стратосфера представляет более однородную и более стабильную атмосферную среду, которая создает очень стабильные атмосферные условия. Поэтому в стратосфере отсутствует атмосферная турбулентность, которая так распространена в тропосфере. Здесь присутствуют устойчивые воздушные течения. Скорость ветра в стратосфере может значительно превышать скорость ветра в тропосфере, достигая 300 км/ч.

Строение, структура, слои стратосферы:

Стратосфера состоит из нескольких слоев: нижнего и верхнего.

Нижний слой стратосферы располагается на высоте 10 – 25 км над уровнем моря. Вблизи экватора нижний край стратосферы начинается с высоты около 18 км, в средних широтах – около 12 км и на полюсах – около 10 км. Для нижнего слоя стратосферы характерно незначительное изменение температуры с изменением высоты. Температура составляет порядка −56,5 °С.

Верхний слой стратосферы находится на высоте 25 – 50 км от уровня моря. Температура в верхнем слое стратосферы по мере удаления от поверхности Земли до высоты 40 км повышается от −56,5 °С до 0 (до +0,8) °С. На расстоянии от 40 км до 55 км от Земли температура остается неизменной и составляет порядка 0 °С. Эта область постоянной температуры называется стратопаузой и является границей между стратосферой и мезосферой.

Температура в пределах стратосферы также изменяются по мере смены сезонов года, достигая особенно низких температур в полярную ночь (зиму).

В стратосфере и выше на высоте от 15-20 до 55-60 км от Земли располагается озоновый слой, который определяет верхний предел жизни в биосфере. Озон (от др.-греч. ὄζω – «пахну») – состоящая из трёхатомных молекул O3 аллотропная модификация кислорода. Озон при нормальных условиях – голубой газ, обладающий резким специфическим запахом. 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.

Полеты в стратосфере:

Коммерческие авиалайнеры обычно летают на высотах 9-12 км, которые находятся в нижних слоях стратосферы в умеренных широтах. Это связано с экономией топлива при полете, в основном за счет низких температур, возникающих вблизи тропопаузы, и низкой плотности воздуха, уменьшающей лобовое сопротивление летательного аппарата.

Современные боевые и сверхзвуковые коммерческие самолёты летают в стратосфере на больших высотах – до 20 км ввиду более стабильных летных условий (хотя динамический потолок может быть значительно выше). Высотные метеозонды поднимаются до 40 км. Рекорд высоты для беспилотного аэростата составляет 51,8 км.

Источник: https://ru.wikipedia.org/wiki/Стратосфера

Примечание: © Фото https://www.pexels.com, https://pixabay.com

карта сайта

Коэффициент востребованности
215

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.

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.

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.

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.