Вертикальное строение атмосферы. Что такое стратосфера? Второй этаж? Сколько этажей у атмосферы Земли

Атмосфера - воздушная оболочка земли, состоящая на 78% из азота, 21% кислорода и 1% — других газов (например, аргон, углекислый газ, гелий, метан). Имеет слоистую структуру. Ближайший к земле слой называется тропосфера, следующий - стратосфера, далее расположена мезосфера, затем - термосфера.

«Стратосфера» — именно так называется слой атмосферы, расположенный на высоте 10-15 км. От тропосферы она отделена 1-2 километровой прослойкой, которая называется тропопаузой, а от мезосферы - стратопаузой. Верхняя граница стратосферы находится на высоте примерно 50-55 км.

Быстрая навигация по статье

Стратосфера

Существование стратосферы предположил и обосновал французский метеоролог Леон Тейсеран де Бор, он же и дал ей название.

Температура воздуха в стратосфере варьируется от -56°С до почти 0°С и зависит от высоты. Такая низкая температура обуславливает крайне малое содержание влаги. Однако и здесь иногда можно наблюдать так называемые перламутровые облака. Днём они невидимы, а ночью — светятся, благодаря солнечным лучам.

Практически отсутствует в стратосфере конвекция воздуха, но есть ветра. Характер движения ветров зависит от времени года. Уже сегодня метеорологи делают долгосрочные прогнозы погоды на основании поведения ветров в стратосфере.

Озоновый слой

На высоте 20-25 километров двухатомный кислород О 2 , под влиянием фотохимических реакций, превращается в озон О 3 . Именно озоновый слой поглощает ультрафиолетовую радиацию, разрушающую ДНК живых организмов.

В 1985 году ученые сделали сенсационное открытие: обнаружили озоновую дыру над Антарктидой. Позднее нашли меньшую по размерам дыру над Арктикой. Некоторое время считалось, что виновник появления озоновых дыр — деятельность человека. Позднее была обнаружена цикличность появления и исчезновения озоновых дыр. Это позволило сделать вывод, что причиной изменения количества и концентрации озона являются не столько антропогенные факторы, сколько естественные процессы в стратосфере.

Температура воздуха

Разделение слоёв атмосферы на тропосферу, стратосферу, мезосферу и термосферу принято, исходя из изменений температуры воздуха в зависимости от высоты. В тропосфере она постепенно понижается, в стратосфере - повышается, а в мезосфере снова уменьшается с тем, чтобы в термосфере начать постепенно увеличиваться до примерно 1500К.

Альтернативная классификация

Существует другая классификация слоёв атмосферы, основанная на иных характеристиках. Гомосферой (турбосферой) называют слой до высоты примерно 100-110 км. Здесь состав газов постоянно перемешивается, благодаря чему остается относительно постоянным. Выше идет гетеросфера, состав которой неоднороден из-за влияния гравитации на газы.

Объясним сначала, что такое стратосфера? И что она из себя представляет?

Стратосфера – это слой атмосферы земли, ее толщина около 39 километров, начинается с 11 километров и заканчивается примерно на 50 километрах. Эта часть атмосферы имеет верхний и нижний слой. Нижний слой начинается с 11 километров и заканчивается на высоте 25 километров, дальше, с двадцати пяти километров идет верхний слой стратосферы до 50 километров, здесь происходит изменение температуры с -56 градусов до +0,8 градусов Цельсия.

Стратосфера содержит около 90 процентов всего озона планеты, а остальная часть находится в тропосфере, части атмосферы, которая сразу следует сразу после стратосферы, то есть это 10 процентов озона. Озон - состоящая из трёхатомных молекул O3 аллотропная модификация кислорода. При нормальных условиях - голубой газ. При сжижении превращается в жидкость цвета индиго. В твёрдом виде представляет собой тёмно-синие, практически чёрные кристаллы.

Толщина нашего озона на высоте около тридцати километров будет составлять толщину от 1,7 миллиметров до 4 миллиметров, этого достаточно для защиты нашей фауны и флоры, где мы живем и обитаем. Также озон содержится и на поверхности земли. В одних случаях он губителен, а в других нет. Для людей болеющих болезнями легких он полезен, найти озон можно в сосновых борах, сосны вырабатывают соединения О3. Озон губителен для урожая и роста лесов, поэтому при увеличении озона на земле происходит упадок сельскохозяйственной культуры и выработка простого кислорода, который необходим для всех живых существ.

В двадцать первом веке появилась такая проблема как истощение озонового слоя. Это происходит над материком Антарктидой, там содержание озона в стратосфере всего лишь 60 процентов – это называют озоновой дырой. Озоновая дыра пропускает различные лучи из космоса, которые убивают все живое на земле.

Полёты в стратосферу начались в 30-х годах XX века. 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» (англ. «near space»). 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.

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 - 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 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 О 3 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 — О 3 .

Опасный защитник

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.

Толковый словарь русского языка. Д.Н. Ушаков

стратосфера

стратосферы, мн. нет, ж. (от латин. stratum-настил и греч. sphaira-шар). Верхний слой атмосферы, расположенный над тропосферой на высоте от 11 до 75 км над уровнем моря.

Толковый словарь русского языка. С.И.Ожегов, Н.Ю.Шведова.

стратосфера

Ы, ж. (спец.). Верхний слой земной атмосферы, лежащий над тропосферой.

прил. стратосферный, -ая, -ое.

Новый толково-словообразовательный словарь русского языка, Т. Ф. Ефремова.

стратосфера

ж. Слой земной атмосферы, расположенный над тропосферой (на высоте от 8-12 до 80 км над уровнем моря).

Энциклопедический словарь, 1998 г.

стратосфера

СТРАТОСФЕРА (от лат. stratum - слой и сфера) слой атмосферы, лежащий над тропосферой от 8-10 км в высоких широтах и от 16-18 км вблизи экватора до 50-55 км. Стратосфера характеризуется возрастанием температуры с высотой от -40°С (-80°С) до температур, близких к 0°С, малой турбулентностью, ничтожным содержанием водного пара, повышенным по сравнению с ниже- и вышележащими слоями содержанием озона.

Стратосфера

(от лат. stratum ≈ слой и греч. sphaira ≈ шар), слой атмосферы между тропосферой и мезосферой (от 8≈16 км до 45≈55 км), температура в С. в общем растет с высотой. Газовый состав воздуха в С. сходен с тропосферным, но в С. меньше водяного пара и больше озона (O3). Наибольшая концентрация O3 в слое от 20 до 30 км. Тепловой режим С. в основном определяется лучистым теплообменом, в меньшей степени ≈ вертикальными движениями и горизонтальным переносом воздуха. В целом С. близка к лучистому равновесию, т. е. температура в ней определяется равенством энергии, поглощаемой и излучаемой молекулами H2O, CO2 и O3. Нагревание воздуха С. вызывается главным образом поглощением ультрафиолетовой солнечной радиации озоном. Наоборот, длинноволновое излучение молекул H2O и CO2 приводит к охлаждению воздуха. Из-за этого в низких широтах, где повышено количество H2O и CO2, а O3 меньше, С. холоднее, чем над высокими широтами. В умеренных и высоких широтах температура в нижней половине С. мало меняется с высотой, а выше ≈ растет. Над экватором и тропиками во всей С. температура растет с высотой. На нижней границе С. температура меняется от ≈40 ╟С (≈60 ╟С) в полярных и умеренных широтах до ≈70 ╟С (≈80 ╟С) в тропиках. На верхней границе С. температура в среднем близка к 0 ╟С. В С. наблюдаются большие скорости ветра, а также струйные течения. Летом выше 20≈25 км преобладающее направление ветра в С. меняется с западного на восточное. Зимой во всей С. дуют западные ветры. Максимальные скорости ветра наблюдаются у верхней границы С. (до 80≈100 м/сек зимой и 60≈80 м/сек летом). На высоте 20≈30 км иногда образуются т. н. перламутровые облака, состоящие, по-видимому, из кристалликов льда или переохлажденных капель воды. Нижняя С. на высоте до 20≈25 км отличается повышенным содержанием аэрозольных частиц, в особенности сульфатных, заносимых сюда при вулканических извержениях. Они сохраняются здесь дольше, чем в тропосфере, вследствие малого турбулентного обмена и отсутствия вымывания осадками. Этот аэрозольный слой С., увеличивая атмосферное альбедо , приводит к некоторому понижению температуры воздуха у земной поверхности, особенно сильному после больших взрывных извержений вулканов.

Лит.: Хвостиков И. А., Высокие слои атмосферы, Л., 1964, гл. 5, ╖ 14, гл. 9, ╖ 27; Логвинов К. Т.. Метеорологические параметры стратосферы, Л., 1970.

С. М. Шметер.

Википедия

Стратосфера

Стратосфе́ра - слой атмосферы, располагающийся на высоте от 11 до 50 км. Характерно незначительное изменение температуры в слое 11-25 км 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.

Именно в стратосфере располагается слой озоносферы (на высоте от 15-20 до 55-60 км), который определяет верхний предел жизни в биосфере. Озон образуется в результате фотохимических реакций наиболее интенсивно на высоте ~30 км. Общая масса О составила бы при нормальном давлении слой толщиной 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 СО и Н, выше 150 км - О, выше 300 км - N). На высоте 200-500 км в ионосфере происходит также ионизация газов, на высоте 320 км концентрация заряжённых частиц (О, О, N) составляет ~ 1/300 от концентрации нейтральных частиц. В верхних слоях атмосферы присутствуют свободные радикалы - ОН , НО и др.

В стратосфере почти нет водяного пара.

Примеры употребления слова стратосфера в литературе.

Пилот-воздухоплаватель Бирнбаум, инженер Годунов и командир стратостата Прокофьев достигли высоты 19 километров, взяли пробы воздуха с различных слоев тропо- и стратосферы , определили количество космических лучей, провели аэрологические и метеорологические наблюдения.

В стратосфере мы как раз переживаем проникновение в нее человека, всегда неотделимого от других организмов - насекомых, растений, микробов, - и этим путем живое вещество зашло уже за 40 км вверх от уровня геоида и быстро подымается.

Несколько секунд Красс откровенно наслаждался пейзажем, но затем глиссер поднялся еще выше в стратосферу и пейзаж пропал за облаками.

Извините, что прерываю вашу беседу, полковник, - сказала Элисон Ланг, - но радары только что обнаружили ионизационные следы на большой высоте в стратосфере , спускающиеся вниз к поверхности планеты к северо-западу от столицы.

Внутри гомосферы, - продолжал тот, - мы имеем Тропосферу, стратосферу и - за мезопаузой - мезосферу с кислородом и азотной кислотой, ионизированными на кванты лаймоновской бета-линии, а еще выше - с кислородом и некоторым количеством окиси азота, ионизированными короткими ультрафиолетовыми лучами.

стратосферу действовали на людей мобилизующе, цепочка шагала в ногу слаженно, молча, торопливо, стараясь быстрее пройти между обындевелыми стенами нижнего коридора, густо валил пар дыхания.

Гул водородотопливных реакторов, холод и близкий уже момент выхода в стратосферу действовали на людей мобилизующе, цепочка шагала в ногу дисциплинированно, молча, торопливо, стараясь быстрее пройти между обындевелыми стенами нижнего коридора,- густо валил пар дыхания.

Если аппарат пробыл в стратосфере больше двух суток, то кислород у Усыскина и Морохина должен был кончиться значительно раньше.

По словам руководителей проекта Брэдди Макаффи и Линн Сандерс, эта установка будет с силой выбрасывать непереработанные углеводороды в верхние слои стратосферы , где они подвергнутся фотохимическому разложению при участии трехатомных аллотропных соединений, с последующим выпадением двууглекислой соды, способной нейтрализовать кислотные дожди.

Внешней геосферой Земли является атмосфера, которая в свою очередь делится на три подслоя: тропосферу, стратосферу и ионосферу.

Именно это всемирное руководство займется проблемами сокращения все увеличивающихся смертоносных озоновых дыр в стратосфере и увеличения плодородного гумусового слоя почвы, а также лесных массивов, вырабатывающих кислород.

Но Лисс видел, что в страшной высоте, над высшими руководителями, над стратосферой был мир туманный, непонятный, неясный, мучающий своей алогичностью, - в этом высшем мире существовал вождь Адольф Гитлер.

Глядя из стратосферы на протекавшие под ракетопланом пейзажи, Ян Мирошник с надеждой думал о том, что начнет, наконец, жизнь, о которой давно втайне мечтал, даже самому себе в мыслях не признаваясь, как хочется ему кататься зимой по снегу, а летом отдыхать в Ялте, вместо того, чтобы зимой искать ошметки снега на вершине Хермона, а летом изнывать от зноя на пляжах Эйлата.

Если они сброшены на дно водохранилища, или завалены бревнами, или унесены в стратосферу , то мне впору вытащить наган и застрелиться тут же, в автобусе, хотя это сугубо личное дело я предполагал осуществить завтра в кузьминкинской гостинице, тихо, спокойно, с комфортом, поближе к ночи, сдав Татьяну с рук на руки ее будущему мужу.

К счастью, основное количество озона находится в стратосфере на высотах 16--50 км.

Тропосфера

Её верхняя граница находится на высоте 8-10 км в полярных, 10-12 км в умеренных и 16-18 км в тропических широтах; зимой ниже, чем летом. Нижний, основной слой атмосферы содержит более 80 % всей массы атмосферного воздуха и около 90 % всего имеющегося в атмосфере водяного пара. В тропосфере сильно развиты турбулентность и конвекция, возникают облака, развиваются циклоны и антициклоны. Температура убывает с ростом высоты со средним вертикальным градиентом 0,65°/100 м

Тропопауза

Переходный слой от тропосферы к стратосфере, слой атмосферы, в котором прекращается снижение температуры с высотой.

Стратосфера

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 до 0,8 °С (верхний слой стратосферы или область инверсии). Достигнув на высоте около 40 км значения около 273 К (почти 0 °C), температура остаётся постоянной до высоты около 55 км. Эта область постоянной температуры называется стратопаузой и является границей между стратосферой и мезосферой.

Стратопауза

Пограничный слой атмосферы между стратосферой и мезосферой. В вертикальном распределении температуры имеет место максимум (около 0 °C).

Мезосфера

Мезосфера начинается на высоте 50 км и простирается до 80-90 км. Температура с высотой понижается со средним вертикальным градиентом (0,25-0,3)°/100 м. Основным энергетическим процессом является лучистый теплообмен. Сложные фотохимические процессы с участием свободных радикалов, колебательно возбуждённых молекул и т. д. обусловливают свечение атмосферы.

Мезопауза

Переходный слой между мезосферой и термосферой. В вертикальном распределении температуры имеет место минимум (около -90 °C).

Линия Кармана

Высота над уровнем моря, которая условно принимается в качестве границы между атмосферой Земли и космосом. Линия Кармана находится на высоте 100 км над уровнем моря.

Граница атмосферы Земли

Термосфера

Верхний предел - около 800 км. Температура растёт до высот 200-300 км, где достигает значений порядка 1500 К, после чего остаётся почти постоянной до больших высот. Под действием ультрафиолетовой и рентгеновской солнечной радиации и космического излучения происходит ионизация воздуха («полярные сияния») - основные области ионосферы лежат внутри термосферы. На высотах свыше 300 км преобладает атомарный кислород. Верхний предел термосферы в значительной степени определяется текущей активностью Солнца. В периоды низкой активности происходит заметное уменьшение размеров этого слоя.

Термопауза

Область атмосферы прилегающая сверху к термосфере. В этой области поглощение солнечного излучения незначительно и температура фактически не меняется с высотой.

Экзосфера (сфера рассеяния)

Атмосферные слои до высоты 120 км

Экзосфера - зона рассеяния, внешняя часть термосферы, расположенная выше 700 км. Газ в экзосфере сильно разрежен, и отсюда идёт утечка его частиц в межпланетное пространство (диссипация).

До высоты 100 км атмосфера представляет собой гомогенную хорошо перемешанную смесь газов. В более высоких слоях распределение газов по высоте зависит от их молекулярных масс, концентрация более тяжёлых газов убывает быстрее по мере удаления от поверхности Земли. Вследствие уменьшения плотности газов температура понижается от 0 °C в стратосфере до −110 °C в мезосфере. Однако кинетическая энергия отдельных частиц на высотах 200-250 км соответствует температуре ~150 °C. Выше 200 км наблюдаются значительные флуктуации температуры и плотности газов во времени и пространстве.

На высоте около 2000-3500 км экзосфера постепенно переходит в так называемый ближнекосмический вакуум, который заполнен сильно разреженными частицами межпланетного газа, главным образом атомами водорода. Но этот газ представляет собой лишь часть межпланетного вещества. Другую часть составляют пылевидные час­тицы кометного и метеорного происхождения. Кроме чрезвычайно разреженных пылевидных частиц, в это пространство проникает электромагнитная и корпускулярная радиация солнечного и галактического происхождения.

На долю тропосферы приходится около 80 % массы атмосферы, на долю стратосферы - около 20 %; масса мезосферы - не более 0,3 %, термосферы - менее 0,05 % от общей массы атмосферы. На основании электрических свойств в атмосфере выделяют нейтросферу и ионосферу. В настоящее время считают, что атмосфера простирается до высоты 2000-3000 км.

В зависимости от состава газа в атмосфере выделяют гомосферу и гетеросферу. Гетеросфера - это область, где гравитация оказывает влияние на разделение газов, так как их перемешивание на такой высоте незначительно. Отсюда следует переменный состав гетеросферы. Ниже её лежит хорошо перемешанная, однородная по составу часть атмосферы, называемая гомосфера. Граница между этими слоями называется турбопаузой, она лежит на высоте около 120 км.