מאפייני הסטרטוספירה וחשיבותה

באווירה שלנו יש שכבות שונות בהם ישנם גזים שונים בהרכבים שונים. לכל שכבה של האטמוספירה יש את הפונקציה שלה ואת המאפיינים שלה שהופכים אותה לשונה מהשאר.

יש לנו הטרופוספירה שהיא שכבת האטמוספרה בה אנו חיים ובה כל התופעות המטאורולוגיות מתרחשות, הסטרטוספירה שהיא שכבת האטמוספרה בה נמצאת שכבת האוזון, המזוספרה היכן מתרחשים אורות הצפון ו התרמוספירה שגובל בחלל החיצון ובו הטמפרטורה גבוהה מאוד. בפוסט זה אנו מתמקדים בסטרטוספירה ובחשיבות שיש לה לחיים על הפלנטה שלנו.

מאפייני סטרטוספירה

הסטרטוספירה נמצאת בגובה של גובה כ 10-15 ק"מ ומשתרע עד כ 45-50 ק"מ. הטמפרטורה בסטרטוספירה משתנה באופן הבא: ראשית, היא מתחילה להיות יציבה (מכיוון שהיא נמצאת בגבהים הקרובים לטרופופוזה שבה הטמפרטורה נשארת זהה) ונמוכה למדי. ככל שאנו גדלים בגובה, הטמפרטורה של הסטרטוספירה עולה, מכיוון שהיא סופגת יותר ויותר קרינת שמש. התנהגות הטמפרטורה בטרופוספירה עובדת ההפך ממה שהטרופוספירה בה אנו חיים עושה, כלומר במקום לרדת עם הגובה היא עולה.

בסטרטוספירה כמעט ואין תנועה בכיוון האנכי של האוויר, אך הרוחות בכיוון האופקי יכולות להגיע לעתים קרובות ל 200 קמ"ש. הבעיה ברוח זו היא ש כל חומר שמגיע לסטרטוספירה מפוזר בכל כדור הארץ. דוגמה לכך הם CFC. גזים אלה המורכבים מכלור ופלואור הורסים את שכבת האוזון ומתפשטים על פני כדור הארץ עקב רוחות חזקות מהסטרטוספירה.

אין כמעט עננים או תצורות מטאורולוגיות אחרות בסטרטוספירה. לפעמים אנשים מבלבלים לעתים קרובות את עליית הטמפרטורות של הסטרטוספירה עם קרבתה לשמש. זה הגיוני לחשוב שככל שתהיו קרובים יותר לשמש, כך היא תהיה חמה יותר. עם זאת, זה לא המקרה לכך. בסטרטוספירה אנו יכולים להיפגש שכבת האוזון המפורסמת. שכבת האוזון אינה כשלעצמה "שכבה", אלא היא אזור האטמוספירה בו ריכוז הגז הזה גבוה בהרבה מאשר בשאר האטמוספירה. מולקולות האוזון אחראיות לקליטת קרינת השמש הפוגעת בנו ישירות מהשמש ומאפשרת חיים על כדור הארץ. מולקולות אלה הקולטות את קרני השמש האולטרה-סגולות הופכות את האנרגיה לחום, ולכן הסיבה לכך שטמפרטורת הסטרטוספירה עולה בגובהה.

מפני שיש הטרופופאוזה בו האוויר יציב מאוד ואין זרמי רוח, חילופי החלקיקים בין הטרופוספירה לסטרטוספירה הם כמעט אפסים. מסיבה זו אין כמעט אדי מים בסטרטוספירה. המשמעות היא שהעננים בסטרטוספירה נוצרים רק אם הוא כל כך קר שכמות קטנה של מים קיימים מתעבה ויוצרת גבישי קרח. הם נקראים ענני קריסטל קרח ואינם גורמים למשקעים.

בסוף הסטרטוספירה נמצא הסטרטאופוזה. זהו אזור באווירה שבו ריכוזי אוזון גבוהים מסתיימים והטמפרטורה הופכת ליציבה מאוד (בערך 0 מעלות צלזיוס). הסטרטאפוזה היא זו שמפנה את מקומה למזוספירה.

בתור סקרנות, רק תרכובות כימיות בעלות חיים ארוכים הן אלו שיכולות להגיע לסטרטוספירה. עכשיו כן, ברגע שהם שם, הם יכולים להישאר הרבה זמן. למשל, חומרים הנפלטים מהתפרצויות געש גדולות מסוגלים להישאר בסטרטוספירה כמעט שנתיים.

שכבת האוזון

שכבת האוזון לא תמיד יש את אותו הריכוז של הגז הזה רחוק מזה. בסטרטוספירה, היווצרות והרס מתמשך של האוזון מתרחשים במקביל. כדי שנוצר אוזון, קרני שמש חייבות לשבור מולקולת חמצן (O2) לשני אטומי חמצן (O). אחד האטומים הללו בעת פגישה עם מולקולת חמצן אחרת מגיב ליצירת אוזון (O3).

כך נוצרות מולקולות אוזון. עם זאת, באופן טבעי, בדיוק כפי שהם נוצרים, הם נהרסים על ידי קרינת שמש. קרני האור מהשמש נופלות על מולקולת האוזון ומשמידות אותה שוב כדי להוליד מולקולת חמצן (O2) ואטום חמצן (O). כעת אטום החמצן מגיב עם מולקולת אוזון אחרת ויוצר שתי מולקולות חמצן וכן הלאה. זהו מעגל טבעי שנמצא באיזון בין היווצרות והרס של מולקולות אוזון. באופן זה שכבת גזים זו יכולה לספוג כמות גדולה של קרניים אולטרה סגולות מזיקות ולהגן עלינו.

זה המקרה כבר הרבה זמן. מחזור בו ריכוז האוזון נשמר בריכוז יציב וקבוע יחסית לאורך זמן. עם זאת, יש דרך נוספת להשמיד את האוזון באטמוספירה. כלורופלואור פחמנים (CFC) הם יציבים מאוד באטמוספירה ולכן יכולים להגיע לסטרטוספירה. לגזים אלה יש חיים ארוכים למדי, אך כאשר הם מגיעים לסטרטוספירה, הקרניים האולטרה סגולות מהשמש הורסות את המולקולות, ומולידות רדיקלים של כלור שהם מאוד תגובתי. רדיקלים תגוביים אלה הורסים מולקולות אוזון, ולכן כמות האוזון שנהרסת בסך הכל גדולה בהרבה מזו שנוצרת. באופן זה נשבר האיזון בין ייצור והרס מולקולות אוזון המסוגלות לספוג קרינת שמש שמזיקה לנו.

השלכות של החור בשכבת האוזון

למרבה הצער, בעבר נושא זה לא היה ידוע בפירוט כה רב, כך שבפעילות אנושית (שימוש בתרסיסים של כלור-פלואור-פחמן) הם הצליחו להגיע לסטרטוספירה. כמויות גדולות של כלור וברום שהורסות מולקולות אוזון. מכיוון שהתגובה דורשת אור והיווצרות עננים קוטביים בטמפרטורות נמוכות מאוד, הרמות הנמוכות ביותר של אוזון מתרחשות באביב של אנטארקטיקה ונוצר חור האוזון, במיוחד מעל אנטארקטיקה. חורי אוזון אלה גורמים לקרינה אולטרה סגולה יותר להגיע אל פני כדור הארץ ולהאיץ את ההפשרה.

בבני אדם, השפלה של שכבת האוזון גרם לעלייה בשכיחות סרטן העור בגלל כמות גדולה יותר של קרינת שמש שמגיעה אלינו. גם צמחים מושפעים, במיוחד כאלו שצומחים ובעלי גבעולים ועלים חלשים ופחות מפותחים.

השפעות מטוסים בסטרטוספירה

למטוסים הייתה השפעה גם על הסטרטוספירה, מכיוון שהם בדרך כלל טסים בגובה של בין 10 ל -12 ק"מ, כלומר קרוב לטרופופאוזה ותחילת הסטרטוספירה. ככל שהתנועה האווירית גדלה, פליטת פחמן דו חמצני (CO2), אדי מים (H2O), תחמוצות חנקן (NOx), תחמוצות גופרית (SOx) ופיח גדלו לאטמוספירה בין הטרופוספירה העליונה לסטרטוספירה התחתונה.

כיום, מטוסים גורמים רק בין 2 ל -3% מפליטת החממות העולמית. אין לכך חשיבות רבה גם מבחינת ההתחממות הגלובלית. עם זאת, מה שחשוב באמת במטוסים הוא שהגזים שהם פולטים יעשו זאת בחלק העליון של הטרופוספירה. זה גורם לאדי המים הנפלטים להגדיל את הסיכויים להיווצר ענני סירוס השומרים יותר חום על כדור הארץ ותורמים להתחממות כדור הארץ.

מצד שני, תחמוצות חנקן הנפלטות ממטוסים מסוכנות גם הן מכיוון שהן קשורות להיעלמות האוזון בסטרטוספירה. עלינו לחשוב שלמרות שלגזי החממה הנפלטים מטוסים אין חיים ארוכים מאוד להגיע לסטרטוספירה, הם יכולים לעשות זאת מכיוון שהם משתחררים בגובה קרוב מאוד אליה.

סקרנות סטרטוספירה

לרובד האווירה הזה יש כמה סקרנות שעשויה להפתיע אותנו. בין הסקרנות הללו:

• צפיפות אוויר נמוך ב -10% שעל פני האדמה
• הטמפרטורות בשכבות התחתונות סביב -56 מעלות בממוצע וזרמי האוויר מגיעים ל -200 קילומטר לשעה.
• יש דיווחים שמבטיחים קיומם של מיקרואורגניזמים קטנים חיים בסטרטוספירה. ההערכה היא שחיידקים אלה הגיעו מהחלל. הם נבגי חיידקים, אורגניזמים עמידים במיוחד שיכולים ליצור שכבת מגן סביבם ולכן שורדים את הטמפרטורות הנמוכות, התנאים היבשים ורמות הקרינה הגבוהות שנמצאות בסטרטוספירה.

כפי שאתה יכול לראות, לאווירה יש פונקציות נהדרות עבורנו ועבור שאר היצורים החיים השוכנים בכוכב הלכת שלנו. הסטרטוספירה מכילה משהו הדרוש להישרדותנו, ולמרות שגובהו קילומטרים, עלינו להגן עליו.