Nasza atmosfera tak różne warstwy w którym występują różne gazy o różnym składzie. Każda warstwa atmosfery ma swoją funkcję i własne cechy, które odróżniają ją od pozostałych.
Mamy troposfera która jest warstwą atmosfery, w której żyjemy i w której zachodzą wszystkie zjawiska meteorologiczne, stratosfera która jest warstwą atmosfery, w której znajduje się warstwa ozonowa, mezosfera gdzie występuje zorza polarna i termosfera która graniczy z przestrzenią kosmiczną i gdzie temperatura jest bardzo wysoka. W tym poście skupimy się na stratosferze i znaczeniu, jakie ma ona dla życia na naszej planecie.
Charakterystyka stratosfery
Stratosfera jest na wysokości około 10-15 km i rozciąga się do około 45-50 km. Temperatura w stratosferze zmienia się w następujący sposób: po pierwsze, zaczyna być stabilna (ponieważ występuje na wysokościach bliskich tropopauzy, gdzie temperatura pozostaje taka sama) i dość niska. Wraz ze wzrostem wysokości temperatura stratosfery rośnie, ponieważ pochłania ona coraz więcej promieniowania słonecznego. Zachowanie się temperatury w troposferze jest sprzeczne z tym, co robi troposfera, w której żyjemy, tj. Zamiast zmniejszać się wraz z wysokością, wzrasta.
W stratosferze prawie nie występuje ruch powietrza w pionie, ale wiatry w kierunku poziomym mogą często osiągać 200 km / h. Problem z tym wiatrem polega na tym każda substancja, która dociera do stratosfery, jest rozproszona po całej planecie. Przykładem tego są CFC. Te gazy złożone z chloru i fluoru niszczą warstwę ozonową i rozprzestrzeniają się po całej planecie z powodu silnych wiatrów ze stratosfery.
W stratosferze prawie nie ma chmur ani innych formacji meteorologicznych. Czasami ludzie często mylą wzrost temperatur stratosfery z bliskością Słońca. Logiczne jest myślenie, że im bliżej Słońca jest się, tym jest cieplej. Jednak tak nie jest. W stratosferze możemy się spotkać słynna warstwa ozonowa. Warstwa ozonowa sama w sobie nie jest „warstwą”, ale jest obszarem atmosfery, w którym stężenie tego gazu jest znacznie wyższe niż w pozostałej części atmosfery. Cząsteczki ozonu są odpowiedzialne za pochłanianie promieniowania słonecznego, które uderza w nas bezpośrednio ze Słońca i umożliwia życie na Ziemi. Te cząsteczki, które pochłaniają promienie ultrafioletowe słońca, przekształcają tę energię w ciepło i dlatego temperatura stratosfery rośnie.
Ponieważ tam jest tropopauza w którym powietrze jest bardzo stabilne i nie ma prądów wiatrowych, wymiana cząstek między troposferą a stratosferą jest prawie zerowa. Z tego powodu w stratosferze prawie nie ma pary wodnej. Oznacza to, że chmury w stratosferze tworzą się tylko wtedy, gdy jest tak zimno, że niewielka ilość istniejącej wody skrapla się i tworzy kryształki lodu. Nazywane są chmurami kryształów lodu i nie powodują opadów.
Na końcu stratosfery jest stratopauza. To obszar atmosfery, w którym wysokie stężenia ozonu kończą się, a temperatura staje się bardzo stabilna (około 0 stopni Celsjusza). Stratopauza ustępuje miejsca mezosferze.
Jako ciekawostka, tylko te związki chemiczne, które mają długą żywotność, to te, które mogą dotrzeć do stratosfery. Teraz tak, kiedy już tam są, mogą zostać długo. Na przykład materiały emitowane przez duże erupcje wulkanów mogą pozostać w stratosferze przez prawie dwa lata.
Warstwa ozonowa
Warstwa ozonowa nie zawsze ma takie samo stężenie tego gazu daleko stąd. W stratosferze dochodzi do tworzenia i ciągłego niszczenia ozonu w tym samym czasie. Aby powstał ozon, promienie słoneczne muszą rozbić cząsteczkę tlenu (O2) na dwa atomy tlenu (O). Jeden z tych atomów, napotykając inną cząsteczkę tlenu, reaguje tworząc ozon (O3).
W ten sposób powstają cząsteczki ozonu. Jednak naturalnie tak jak są tworzone, są niszczone przez promieniowanie słoneczne. Promienie słoneczne padają na cząsteczkę ozonu i niszczą ją ponownie, dając początek cząsteczce tlenu (O2) i atomowi tlenu (O). Teraz atom tlenu reaguje z inną cząsteczką ozonu, tworząc dwie cząsteczki tlenu i tak dalej. Jest to naturalny cykl, który zachowuje równowagę między powstawaniem i niszczeniem cząsteczek ozonu. W ten sposób ta warstwa gazów może pochłaniać dużą ilość szkodliwych promieni ultrafioletowych i nas chronić.
Tak było przez długi czas. Cykl, w którym stężenie ozonu było utrzymywane na stosunkowo stabilnym i stałym poziomie w czasie. Istnieje jednak inny sposób niszczenia ozonu w atmosferze. Chlorofluorowęglowodory (CFC) są bardzo stabilne w atmosferze i dlatego mogą dotrzeć do stratosfery. Gazy te mają dość długą żywotność, ale kiedy docierają do stratosfery, słoneczne promienie ultrafioletowe niszczą cząsteczki, powodując powstanie rodników chloru, które są bardzo reaktywne. Te reaktywne rodniki niszczą cząsteczki ozonu, więc całkowita ilość zniszczonego ozonu jest znacznie większa niż wytworzona. W ten sposób zachwiana została równowaga między wytwarzaniem i niszczeniem cząsteczek ozonu zdolnych do pochłaniania szkodliwego dla nas promieniowania słonecznego.
Konsekwencje dziury w warstwie ozonowej
Niestety w przeszłości ten temat nie był tak szczegółowo znany, więc działalność człowieka (stosowanie aerozoli chlorofluorowęglowodorowych) zdołała dotrzeć do stratosfery duże ilości chloru i bromu, które niszczą cząsteczki ozonu. Ponieważ reakcja wymaga światła i tworzenia chmur polarnych w bardzo niskich temperaturach, najniższe poziomy ozonu występują wiosną na Antarktydzie i tworzy się dziura ozonowa, szczególnie nad Antarktydą. Te dziury ozonowe powodują, że więcej promieniowania ultrafioletowego dociera do powierzchni Ziemi i przyspiesza odwilż.
U ludzi degradacja warstwy ozonowej spowodował wzrost zachorowalności na raka skóry z powodu większej ilości promieniowania słonecznego, które do nas dociera. Dotknięte są także rośliny, zwłaszcza te, które rosną i mają słabsze i słabiej rozwinięte łodygi i liście.
Oddziaływanie samolotów w stratosferze
Samoloty również miały wpływ na stratosferę, ponieważ zwykle latają na wysokości od 10 do 12 km, czyli w pobliżu tropopauzy i początku stratosfery. Wraz ze wzrostem ruchu lotniczego emisje dwutlenku węgla (CO2), pary wodnej (H2O), tlenków azotu (NOx), tlenków siarki (SOx) i sadzy wzrosły do atmosfery między górną troposferą a niższa stratosfera.
Dziś samoloty powodują jedynie od 2 do 3% globalnej emisji gazów cieplarnianych. Nie ma to również wielkiego znaczenia w kontekście globalnego ocieplenia. Jednak naprawdę ważne w przypadku samolotów jest to, że emitowane przez nie gazy robią to w górnej części troposfery. Powoduje to, że emitowana para wodna zwiększa szanse na tworzenie się chmur Cirrus, które zatrzymują więcej ciepła na Ziemi i przyczyniają się do globalnego ocieplenia.
Z drugiej strony tlenki azotu emitowane przez samoloty są również niebezpieczne, ponieważ są związane z zanikaniem ozonu w stratosferze. Musimy pomyśleć, że chociaż gazy cieplarniane emitowane przez samoloty nie mają zbyt długiego życia, aby dotrzeć do stratosfery, mogą to zrobić, ponieważ są uwalniane na bardzo bliskich jej wysokościach.
Ciekawostki stratosfery
Ta warstwa atmosfery ma kilka ciekawostek, które mogą nas zaskoczyć. Wśród tych ciekawostek są:
- Gęstość powietrza jest o 10% niższa że na powierzchni ziemi
- Temperatury w niższych warstwach są zbliżone Średnio -56 stopni, a prądy powietrza osiągają 200 kilometrów na godzinę.
- Istnieją raporty, które zapewniają istnienie małych mikroorganizmów żyjący w stratosferze. Uważa się, że te mikroby pochodzą z kosmosu. Są to zarodniki bakterii, niezwykle odporne organizmy, które mogą tworzyć wokół siebie warstwę ochronną, a tym samym przetrwać niskie temperatury, suche warunki i wysokie poziomy promieniowania występujące w stratosferze.
Jak widać, atmosfera ma wspaniałe funkcje dla nas i dla reszty żywych istot zamieszkujących naszą planetę. Stratosfera zawiera coś, co jest niezbędne do naszego przetrwania i mimo że jest wysoko na wiele mil, musimy to chronić.