Stratosfera

Z Wikipedii, wolnej encyklopedii
Skocz do: nawigacja, szukaj
Pionowy podział atmosfery ziemskiej z zachowaną skalą wysokości

Stratosfera – druga licząc od powierzchni warstwa atmosfery planety, w której ma miejsce inwersja temperatury. Jest położona nad troposferą, od której dzieli ją tropopauza, a pod mezosferą, od której oddziela ją stratopauza.

Stratosfera ziemska[edytuj | edytuj kod]

Warstwa ta zaczyna się od wysokości ok. 10 km nad powierzchnią Ziemi na średnich szerokościach geograficznych, a kończy na wysokości ok. 50 km. W obszarach równikowych jej dolna granica (tropopauza) znajduje się wyżej, nawet do 20 km, a w obszarach podbiegunowych zimą obniża się do 7 km[1].

Obłoki perłowe widziane z powierzchni Ziemi

W dolnej części stratosfery panuje prawie stała temperatura powietrza, w górnej stratosferze ze wzrostem wysokości temperatura rośnie[2]. Temperatura w górnej części osiąga 0 stopni Celsjusza, przy tym ciśnienie spada do 1 hektopaskala. Skutkiem tego jest stabilność termodynamiczna tej warstwy: turbulencje są małe i mieszanie pionowe jest słabe. Z tego powodu jest ona uwarstwiona (stratyfikowana), co dało jej nazwę[1][3]. Mała zawartość pary wodnej sprawia, że chmury występują w niej rzadko i tylko w obszarach polarnych zimą. Te polarne chmury stratosferyczne często cechuje silna iryzacja, czemu zawdzięczają nazwę obłoków perłowych[3].

Za wzrost temperatury w stratosferze odpowiada absorpcja słonecznego promieniowania ultrafioletowego przez ozon[1]. To w niej znajduje się warstwa ozonowa. Produkcja ozonu zachodzi głównie w niskich i średnich szerokościach geograficznych, w obszarach polarnych powstają tzw. dziury ozonowe związane z reakcjami chemicznymi zachodzącymi na chmurach stratosferycznych. Bardzo ograniczone mieszanie sprawia, że substancje które dostały się do stratosfery pozostają w niej na długo; dotyczy to m.in. freonów szczególnie niszczących ozon, pyłu wulkanicznego i spalin rakiet[1][3].

Stratosfera skupia około 20% masy powietrza[4]. Występują w niej różne fale atmosferyczne i pływy, które mogą przenosić energię z troposfery, powodując lokalne ogrzewanie[1]. W dolnej stratosferze występują prądy strumieniowe, przenoszące masy powietrza[4]. Do zjawisk występujących w stratosferze należą rzadkie błękitne smugi, wyładowania elektryczne do jonosfery występujące ponad chmurami burzowymi[1].

Pierwszymi stworzonymi przez człowieka obiektami, które dotarły do stratosfery, były pociski armatnie wystrzelone z działa paryskiego podczas pierwszej wojny światowej[5]. Współcześnie samoloty pasażerskie wykonują loty w dolnej stratosferze, aby uniknąć turbulencji[1].

Odkrywcami stratosfery są dwaj meteorolodzy: Francuz Léon Teisserenc de Bort i Niemiec Richard Assmann[6].

Stratosfery innych planet[edytuj | edytuj kod]

Ze względu na nieobecność obszaru inwersji temperatury, atmosfery Wenus[7] i Marsa nie mają stratosfery: w ich przypadku bezpośrednio ponad troposferą znajduje się mezosfera[8]. Na Marsie zawartość ozonu w atmosferze jest zbyt niska, aby zauważalnie wpływać na jej stan termiczny; w okresie intensywnych burz pyłowych absorpcja i reemisja promieniowania przez pył może wywoływać efekt inwersji temperatury, imitujący obecność stratosfery[9].

Warstwę tę jednak definiuje się w przypadku atmosfer planet–olbrzymów oraz Tytana, księżyca Saturna[10]. Za absorpcję ultrafioletu i ogrzewanie stratosfery wszystkich czterech planet-olbrzymów w Układzie Słonecznym odpowiada metan[11]. Dobrze rozwinięta stratosfera Jowisza jest ogrzewana przez absorpcję promieniowania słonecznego przez metan i aerozole atmosferyczne tworzone z niego w reakcjach fotochemicznych; podobne aerozole występują także w atmosferach Saturna i Tytana[10]. Niewielkie ilości wody w stratosferze Saturna są efektem opadu materii z pierścieni wokół planety. Stratopauza na Jowiszu i Saturnie występuje tam, gdzie ciśnienie osiąga wartość około 1 hektopaskala[10].

W 2015 roku po raz pierwszy zidentyfikowano stratosferę planety pozasłonecznej, gorącego jowisza o oznaczeniu WASP-33 b. Warstwa w której zachodzi inwersja temperatury została rozpoznana w widmie podczerwonym planety. Ze względu na bardzo wysoką temperaturę stratosfery (ok. 3300 °C) za absorpcję nie może odpowiadać ozon ani węglowodory; najprawdopodobniej tę rolę pełni tlenek tytanu[12].

Przypisy[edytuj | edytuj kod]

  1. a b c d e f g Stratosphere - overview (ang.). W: Center for Science Education [on-line]. University Center for Atmospheric Research, 2011. [dostęp 2017-02-06].
  2. Skład i budowa atmosfery. Instytut Meteorologii i Gospodarki Wodnej. [dostęp 2017-02-06].
  3. a b c Stratosphere and mesosphere (ang.). W: Encyclopedia Britannica [on-line]. [dostęp 2017-02-06].
  4. a b The Layered Atmosphere. W: Pidwirny, M.: Fundamentals of Physical Geography. Wyd. 2. 2006.
  5. 21 cm / 24 cm Paris-Geschutz (Paris Gun) Long-Range, Super-Heavy Railway Gun (ang.). MilitaryFactory.com. [dostęp 2017-02-06].
  6. 1.3 The discovery of the stratosphere. W: Karin G. Labitzke, Harry van Loon: The Stratosphere: Phenomena, History, and Relevance. Springer Science & Business Media, 2012. ISBN 3642585418.
  7. Chamberlain i Hunten 1990 ↓, s. 38.
  8. Chamberlain i Hunten 1990 ↓, s. 44.
  9. Francisco González-Galindo, et al.: The Martian upper atmosphere. W: Lecture Notes and Essays in Astrophysics. 2008, s. 151-162. ISBN 84-936098-0-1.
  10. a b c Chamberlain i Hunten 1990 ↓, s. 52–56.
  11. Katharina Lodders: Atmospheric Chemistry of the Gas Giant Planets. [dostęp 2017-02-07].
  12. NASA’s Hubble Telescope Detects ‘Sunscreen’ Layer on Distant Planet (ang.). NASA, 2015-07-31. [dostęp 2017-02-07].

Bibliografia[edytuj | edytuj kod]

  • Joseph W. Chamberlain, Donald M. Hunten: Theory of planetary atmospheres: an introduction to their physics and chemistry. Wyd. 2. Academic Press, 1990, seria: International Geophysics Series. ISBN 0-12-167252-2.