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.
