Atmosfera i svijet atmosferskih pojava. Slojevi atmosfere po redu od površine zemlje

Zemlja nije jedina planeta solarni sistem, koji ima gasnu školjku - atmosferu. Sve planete i mnogi sateliti ga imaju - čak i naš najbliži kosmički "susjed" Mjesec (suprotno popularnoj zabludi) ima atmosferu (iako deset triliona puta manje guste od Zemljine). Ali samo je zemaljski „okean vazduha“ bio u stanju da stvori život – i dozvoli mu da se razvije do inteligentnog života.

Debljina našeg „okeana vazduha” kreće se od 2.000 do 3.000 km i nije homogena. Kako se udaljavate od površine planete, mijenja se njena gustoća (što je veća, to je razrijeđenija), njen sastav i neka druga svojstva. Prema ovim svojstvima, atmosfera je podijeljena na svojevrsne "podove" koji se međusobno razlikuju.

Živimo – kao što možete pretpostaviti – na „donjem spratu“ koji se zove troposfera. Njegova debljina je od 8-10 km u polarnim oblastima do 16-18 km na ekvatoru... u poređenju sa celokupnom atmosferom deluje kao „kap u moru“ – ali 80% celokupnog vazduha i većina vodena para. Zahvaljujući tome možemo živjeti. Temperatura vazduha u troposferi opada sa rastojanjem od zemljine površine, na kraju dostiže -53°C... i ovdje ovo pravilo praktično prestaje da radi. To se dešava na gornjoj granici troposfere - tzv. tropopauza. Sljedeći je sljedeći “kat”, sa svojim svojstvima i “zakonima” - stratosfera. Dakle šta je stratosfera?

Ovaj sloj atmosfere počinje na nadmorskoj visini od 11 km i proteže se do 50. Naziv stratosfera dolazi od grčkih riječi “sphere” (lopta) i “stratum” - pokrivač. Ime je zaista prilično pošteno: uostalom, u stratosferi se nalazi upravo ono "pokrivo" koje štiti našu planetu od opasnog ultraljubičastog zračenja - ozonski omotač. Zanimljivo, isto ultraljubičasto zračenje koje apsorbira ozon ga također stvara: pod njegovim utjecajem, molekuli kisika se raspadaju na atome, koji se zatim pridružuju drugim molekulima kisika - O 2 - formirajući triatomske molekule (O 3).

Ima i rupa na našem "ćebetu". Posebno uplašio čovečanstvo ozonska rupa nad Antarktikom prečnika više od 1000 km, otkriven 1985. Odmah se počelo pričati o ljudska aktivnost, ugrožavajući ozonski omotač... naravno, o tome je trebalo razgovarati, i – što je najvažnije – djelovati (pošto industrijske emisije zaista ugrožavaju stanje atmosfere). Ali čovječanstvo nije imalo nikakve veze sa stvaranjem ozonske rupe na Antarktiku.

On ledeni kontinent Tu su i godišnja doba i sezonska kolebanja temperature. Kada padne u stratosferu, formiraju se oblaci koji sadrže kristale leda. Ovi kristali izazivaju niz hemijske reakcije, u koje sada nećemo ulaziti - glavna stvar je da se kao rezultat njih formiraju molekule klora, koji reagiraju s molekulima ozona, pretvarajući ga u običan kisik:

Cl + O 3 -> ClO + O 2 i ClO + O -> Cl + O 2

S početkom proljeća, zrak juri u ovo područje, donoseći novi ozon - i "rupa" nestaje.

Zbog činjenice da ozon apsorbira ultraljubičasto zračenje, temperatura zraka u stratosferi ne pada, već raste: na visini od 40 km već je 0,8 ° C, a zatim do 55 km ostaje konstantna (blizu nule) .

Osim stvaranja ozona, u stratosferi se pod uticajem ultraljubičastog zračenja dešavaju i drugi događaji. neverovatne pojave- na primjer, molekule i atomi se raspadaju, stvarajući ione, a ovim procesima dugujemo fantastičan spektakl sjevernog svjetla... možda je zato junak filma "Cirkus" svoj očaravajući čin, osmišljen da postane "naš odgovor" zapadnim umjetnicima, nazvao "letom u stratosferu"?

O letovima u stratosferu se razmišljalo dugo... zapravo, A. Conan-Doyle je tamo poslao svog heroja - na visinu od 43 hiljade stopa (13.106,4 m) u priči "Teror na nebu", naseljavajući stratosfera sa čudnim i opasna stvorenja, živeći u "rajskoj džungli"... Naravno, u stratosferi nema ništa slično - ali nemojmo strogo suditi gospodinu, on je svoju priču napisao 1913. godine, pre pravih letova u stratosferu. Prvi pravi let održano u Ausburgu (Nemačka) 27. maja 1931. godine - a to su uradili švajcarski pronalazač O. Piccard i njegov pomoćnik P. Kipfer koristeći stratosferski balon - balon specijalno dizajniran za letove u stratosferu. Podigli su se na visinu od 15.781 metar. Dnevnik sačuvane oduševljene riječi O. Piccarda o neviđenom nebu: „Tamno je, tamnoplavo ili ljubičasto, gotovo.“

Danas nadzvučni avioni lete u stratosferi na visini do 20 km, a meteorološki baloni - do 40 km.

Ali unutra poslednjih godina mnogo se govori o bespilotnim letelicama, kao io letelicama, na solarna energija, koji će letjeti na visini od 30 km. Takav uređaj će osigurati komunikaciju i "pokriti" ogromnu teritoriju nadzorom - ništa gore od bilo kojeg satelit, ali će biti jeftinije. I što je najvažnije, biće gotovo neranjiv na protivvazdušnu odbranu...

Pa, opet, vrijedi započeti razgovor o tehničkim inovacijama - završava se oružjem i! Da li je čovečanstvo zaista nesposobno da napusti takve misli - čak ni u stratosferi?

Svi koji su letjeli avionom navikli su na ovakvu poruku: "naš let se odvija na visini od 10.000 m, temperatura napolju je 50°C." Čini se ništa posebno. Što je dalje od površine Zemlje koju grije Sunce, to je hladnije. Mnogi ljudi misle da temperatura kontinuirano opada sa visinom i da temperatura postepeno opada, približavajući se temperaturi prostora. Inače, naučnici su tako mislili sve do kraja 19. veka.

Pogledajmo bliže raspodjelu temperature zraka na Zemlji. Atmosfera je podijeljena na nekoliko slojeva, koji prvenstveno odražavaju prirodu promjena temperature.

Donji sloj atmosfere se naziva troposfera, što znači “sfera rotacije.” Sve promjene u vremenu i klimi su rezultat fizičkih procesa koji se odvijaju upravo u ovom sloju gdje se smanjenje temperature s visinom zamjenjuje njenim povećanjem nadmorskoj visini od 15-16 km iznad ekvatora i 7-8 km iznad polova. Međutim, ovaj efekat je mnogo izraženiji u atmosferi nego u čvrstom omotaču Zemlje u pravcu od Zemljine površine do Na gornjoj granici troposfere temperatura vazduha opada iznad ekvatora. minimalna temperatura vazduh je oko -62°C, a iznad polova oko -45°C. IN umjerenim geografskim širinama više od 75% mase atmosfere nalazi se u troposferi. U tropima se oko 90% mase atmosfere nalazi unutar troposfere.

Godine 1899. otkriven je minimum u vertikalnom temperaturnom profilu na određenoj nadmorskoj visini, a zatim je temperatura blago porasla. Početak ovog povećanja znači prelazak na sljedeći sloj atmosfere - na stratosfera, što znači „sfera sloja“. Izraz stratosfera označava i odražava prethodnu ideju o jedinstvenosti sloja koji leži iznad troposfere Posebnost je, posebno, naglo povećanje temperature zraka. Ovo povećanje temperature objašnjava se reakcijom stvaranja ozona kao jednom od glavnih kemijskih reakcija koje se odvijaju u atmosferi.

Najveći dio ozona koncentrisan je na visinama od približno 25 km, ali općenito ozonski omotač je vrlo proširena školjka, koja pokriva gotovo cijelu stratosferu. Interakcija kiseonika sa ultraljubičastim zracima jedan je od korisnih procesa u zemljina atmosfera koji doprinose održavanju života na Zemlji. Apsorpcija ove energije ozonom onemogućava njeno prekomjerno oticanje na površinu zemlje, gdje se stvara upravo onaj nivo energije koji je pogodan za postojanje. zemaljske formeživot. Ozonosfera apsorbira dio energije zračenja koja prolazi kroz atmosferu. Kao rezultat, u ozonosferi se uspostavlja vertikalni gradijent temperature vazduha od približno 0,62°C na 100 m, odnosno temperatura raste sa visinom do gornje granice stratosfere - stratopauze (50 km), dostižući, prema neki podaci, 0°C.

Na visinama od 50 do 80 km nalazi se sloj atmosfere tzv mezosfera. Reč "mezosfera" znači "srednja sfera", gde temperatura vazduha nastavlja da opada sa visinom. Iznad mezosfere, u sloju tzv termosfera, temperatura ponovo raste sa visinom do oko 1000°C, a zatim vrlo brzo pada na -96°C. Međutim, ne pada beskonačno, tada se temperatura ponovo povećava.

Termosfera je prvi sloj jonosfera. Za razliku od prethodno navedenih slojeva, jonosfera se ne razlikuje po temperaturi. Jonosfera je područje koje ima elektricne prirode, zahvaljujući kojoj postaju moguće mnoge vrste radio komunikacija. Jonosfera je podijeljena na nekoliko slojeva, označenih slovima D, E, F1 i F2. Razdvajanje na slojeve uzrokovano je više razloga, među kojima je najvažniji nejednak uticaj slojeva na prolazak radio talasa. Najniži sloj, D, uglavnom apsorbuje radio talase i na taj način sprečava njihovo dalje širenje. Najbolje proučavan sloj E nalazi se na nadmorskoj visini od približno 100 km iznad površine zemlje. Naziva se i Kennelly-Heaviside sloj po imenima američkih i engleskih naučnika koji su ga istovremeno i nezavisno otkrili. Sloj E, poput ogromnog ogledala, reflektuje radio talase. Zahvaljujući ovom sloju, dugi radio talasi putuju dalje nego što bi se očekivalo da se šire samo pravolinijski, a da se ne reflektuju od E sloja. Zajedno sa slojem Kennelly-Heaviside, on reflektuje radio talase do zemaljskih radio stanica. Appletonov sloj se nalazi na nadmorskoj visini od oko 240 km.

Najudaljeniji dio atmosfere, drugi sloj jonosfere, često se naziva egzosfera. Ovaj izraz se odnosi na postojanje periferije svemira u blizini Zemlje. Teško je točno odrediti gdje završava atmosfera i počinje prostor, jer s visinom gustoća atmosferskih plinova postupno opada, a sama atmosfera se postepeno pretvara u gotovo vakuum, u kojem se nalaze samo pojedinačni molekuli. Već na visini od približno 320 km, gustina atmosfere je toliko niska da molekuli mogu putovati više od 1 km bez sudara. Kao njena gornja granica služi najudaljeniji dio atmosfere, koji se nalazi na visinama od 480 do 960 km.

Više informacija o procesima u atmosferi možete pronaći na web stranici “Earth Climate”

Od 11 do 50 km. Karakterizira ga blaga promjena temperature u sloju od 11-25 km (donji sloj stratosfere) i porast temperature u sloju od 25-40 km od -56,5 °C na +0,8 °C (gornji sloj stratosfere ili oblast inverzije). Nakon dostizanja vrijednosti od oko 0 °C na nadmorskoj visini od oko 40 km, temperatura ostaje konstantna do visine od oko 55 km. Ovo područje konstantna temperatura naziva se stratopauza i predstavlja granicu između stratosfere i mezosfere. Gustina zraka u stratosferi je desetine i stotine puta manja nego na nivou mora.

Upravo u stratosferi se nalazi sloj ozonosfere („ozonski sloj“) (na nadmorskoj visini od 15-20 do 55-60 km), što određuje gornja granicaživot u biosferi. Ozon (O 3) nastaje kao rezultat fotohemijskih reakcija najintenzivnije na visini od ~30 km. Ukupna zapremina O 3, kada bi se koncentrisala u jednom posebnom sloju, bila bi na normalan pritisak kontinuirani sloj debljine samo 1,7-4,0 mm.

Većina kratkotalasnog dijela zadržava se u stratosferi ultraljubičasto zračenje(180-200 nm) i kratkotalasna energija se transformiše. Pod uticajem ovih zraka oni se menjaju magnetna polja, molekuli se raspadaju, dolazi do jonizacije i dolazi do stvaranja novih gasova i drugih hemijskih jedinjenja. Ovi procesi se mogu posmatrati u obliku sjevernog svjetla, munja i drugih sjaja.

U stratosferi i višim slojevima, pod uticajem sunčevog zračenja, molekuli gasa se disociraju na atome (iznad 80 km CO 2 i H 2 disociraju, iznad 150 km - O 2, iznad 300 km - N 2). Na visini od 200-500 km u jonosferi se dešava i jonizacija gasova na visini od 320 km, koncentracija naelektrisanih čestica (O + 2, O − 2, N + 2) je ~ 1/300; koncentracija neutralnih čestica. IN gornjih slojeva atmosfera sadrži slobodne radikale - OH, HO 2 itd.

U stratosferi gotovo da nema vodene pare.

Enciklopedijski YouTube

1 / 1

✪ Zemljina atmosfera.

Titlovi

Letovi u stratosferi

Letovi u stratosferu počeli su 1930-ih. Nadaleko je poznat let na prvom stratosferskom balonu (FNRS-1), koji su izveli Auguste Picard i Paul Kipfer 27. maja 1931. godine na visinu od 16,2 km. U SSSR-u su Pikardovi letovi izazvali veliko interesovanje, a 1933-1934. izgrađeni su baloni za stratosferu "SSSR-1" i "Osoaviakhim-1". 30. septembra 1933. godine SSSR-1, koji je dizajnirao K. D. Godunov, poletio je na visinu od 19 km, postavivši novi svjetski rekord. Zajedno sa Godunovim, stratosferskim balonom upravljali su E.K. Birnbaum i izvanredni sovjetski aeronaut G.A.

Moderni borbeni i supersonični komercijalni avioni lete u stratosferi na visinama do 20 km zbog stabilnijih uslova leta (iako

Svaki pismen čovjek treba da zna ne samo da je planeta okružena atmosferom sačinjenom od mješavine svih vrsta plinova, već i da postoje različiti slojevi atmosfere koji se nalaze na nejednakim udaljenostima od površine Zemlje.

Posmatrajući nebo, uopće ne vidimo njegovu složenu strukturu, heterogenu kompoziciju ili druge stvari skrivene od pogleda. Ali upravo zahvaljujući složenom i višekomponentnom sastavu vazdušnog sloja, uslovi koji postoje širom planete su omogućili da se ovde pojavi život, da buja vegetacija i da se pojavi sve što je ikada bilo.

Znanje o temi razgovora daju ljudi već u 6. razredu škole, ali neki još nisu završili studije, a neki su tu već toliko davno da su već sve zaboravili. Međutim, svi obrazovana osoba mora znati od čega se sastoji svijet oko njega, posebno onaj njegov dio od kojeg direktno zavisi sama mogućnost njegovog normalnog života.

Kako se zove svaki sloj atmosfere, na kojoj se nadmorskoj visini nalazi i kakvu ulogu igra? Sva ova pitanja će biti razmotrena u nastavku.

Struktura Zemljine atmosfere

Gledajući u nebo, pogotovo kada je potpuno bez oblaka, vrlo je teško i zamisliti da ima tako složenu i višeslojnu strukturu da je tamo temperatura razne visine je veoma različita i da se tamo, na nadmorskoj visini, odvijaju najvažniji procesi za svu floru i faunu na Zemlji.

Da nije bilo tako složenog sastava gasnog pokrivača planete, onda jednostavno ne bi bilo života ovdje, pa čak ni mogućnosti njegovog nastanka.

Prve pokušaje proučavanja ovog dijela okolnog svijeta napravili su stari Grci, ali nisu mogli ići predaleko u svojim zaključcima, jer nisu imali potrebnu tehničku bazu. Nisu videli granicu različitim slojevima, nisu mogli izmjeriti njihovu temperaturu, proučavati njihov sastavni sastav itd.

Uglavnom samo vremenskim pojavama podstakao je najprogresivnije umove da pomisle da vidljivo nebo nije tako jednostavno kao što se čini.

Vjeruje se da se struktura moderne plinske ljuske oko Zemlje formirala u tri faze. Prvo je postojala primordijalna atmosfera vodonika i helijuma uhvaćena iz svemira.

Tada su vulkanske erupcije ispunile zrak masom drugih čestica i nastala je sekundarna atmosfera. Nakon prolaska kroz sve osnovne hemijske reakcije i procese relaksacije čestica, nastala je trenutna situacija.

Slojevi atmosfere po redu od površine zemlje i njihove karakteristike

Struktura plinske ljuske planete prilično je složena i raznolika. Pogledajmo to detaljnije, postepeno dostižući najviše nivoe.

Troposfera

Osim graničnog sloja, troposfera je najniži sloj atmosfere. Proteže se do visine od približno 8-10 km iznad površine zemlje u polarnim područjima, 10-12 km u umjerena klima, au tropskim dijelovima - za 16-18 kilometara.

Zanimljiva činjenica: ova udaljenost može varirati u zavisnosti od doba godine - zimi je nešto manja nego ljeti.

Vazduh troposfere sadrži glavnu životvornu silu za sav život na zemlji. Sadrži oko 80% svih dostupnih atmosferski vazduh, više od 90% vodene pare, tu nastaju oblaci, cikloni i druge atmosferske pojave.

Zanimljivo je primijetiti postepeno smanjenje temperature kako se dižete s površine planete. Naučnici su izračunali da se na svakih 100 m nadmorske visine temperatura smanjuje za oko 0,6-0,7 stepeni.

Stratosfera

Sljedeći najvažniji sloj je stratosfera. Visina stratosfere je otprilike 45-50 kilometara. Počinje na 11 km i ovdje već vladaju negativne temperature koje dostižu čak -57°C.

Zašto je ovaj sloj važan za ljude, sve životinje i biljke? Upravo ovdje, na nadmorskoj visini od 20-25 kilometara, nalazi se ozonski omotač - on zadržava ultraljubičaste zrake koje emituje Sunce i smanjuje njihov destruktivni učinak na floru i faunu na prihvatljivu razinu.

Vrlo je zanimljivo primijetiti da stratosfera apsorbira mnoge vrste zračenja koje na Zemlju dolaze od sunca, drugih zvijezda i svemira. Energija dobijena od ovih čestica koristi se za jonizaciju molekula i atoma koji se ovdje nalaze, te se pojavljuju različiti kemijski spojevi.

Sve to dovodi do tako poznatog i živopisnog fenomena kao što je sjeverno svjetlo.

Mezosfera

Mezosfera počinje na oko 50 i proteže se do 90 kilometara. Gradijent, odnosno temperaturna razlika s promjenom nadmorske visine, ovdje više nije tako velika kao u nižim slojevima. Na gornjim granicama ove ljuske temperatura je oko -80°C. Sastav ovog područja uključuje približno 80% dušika kao i 20% kisika.

Važno je napomenuti da je mezosfera neka vrsta mrtve zone za sve leteće uređaje. Avioni ovdje ne mogu letjeti, jer je zrak prerijedak, a sateliti ne mogu letjeti na tako maloj visini, jer je gustina zraka na raspolaganju za njih vrlo velika.

Još jedan zanimljiva karakteristika mezosfera - Ovdje izgaraju meteoriti koji udare u planetu. Proučavanje takvih slojeva udaljenih od zemlje odvija se uz pomoć specijalnih raketa, ali je efikasnost procesa niska, pa poznavanje regiona ostavlja mnogo da se poželi.

Termosfera

Odmah nakon razmatranog sloja dolazi termosfera, čija se visina u kilometrima proteže na čak 800 km. Na neki način je skoro otvoreni prostor. Ovdje dolazi do agresivnog utjecaja kosmičkog zračenja, radijacije, sunčevog zračenja.

Sve ovo dovodi do tako divnih i prelep fenomen poput polarnih svjetala.

Najniži sloj termosfere se zagreva na temperature od približno 200 K ili više. To se događa zbog elementarnih procesa između atoma i molekula, njihove rekombinacije i zračenja.

Gornji slojevi se zagrijavaju zbog strujanja ovdje magnetne oluje, električne struje, koji se generiraju u ovom slučaju. Temperatura sloja je neujednačena i može veoma značajno da varira.

Većina vještačkih satelita, balističkih tijela, stanica s posadom itd. leti u termosferi.

Također, ovdje se izvode lansirne probe raznih vrsta oružja i projektila.

Egzosfera Egzosfera, ili kako je još nazivaju sfera raspršivanja, najviši je nivo naše atmosfere, njena granica, a slijedi je međuplanetarni svemir.

Egzosfera počinje na visini od otprilike 800-1000 kilometara.

Gusti slojevi su ostavljeni i ovdje je zrak izuzetno razrijeđen, sve čestice koje padaju izvana jednostavno se odnesu u svemir zbog vrlo slabog efekta gravitacije. Ova školjka završava na visini od otprilike 3000-3500 km

, a ovdje više gotovo da i nema čestica. Ova zona se naziva vakuum blizine svemira. Ovdje ne dominiraju pojedinačne čestice u svom normalnom stanju, već plazma, najčešće potpuno jonizirana.

Značaj atmosfere u životu Zemlje

Ovako izgledaju svi glavni nivoi atmosfere naše planete. Njegova detaljna šema može uključivati ​​i druge regije, ali one su od sekundarnog značaja. Važno je to napomenuti Atmosfera igra odlučujuću ulogu za život na Zemlji.

Mnogo ozona u njegovoj stratosferi omogućava flori i fauni da pobjegnu od smrtonosnih posljedica radijacije i radijacije iz svemira. Tu se također formira vrijeme, događaju se sve atmosferske pojave, cikloni i vjetrovi nastaju i umiru i uspostavlja se ovaj ili onaj pritisak. Sve ima direktnog uticaja

Najbliži sloj, troposfera, daje nam mogućnost da dišemo, zasićuje sva živa bića kiseonikom i omogućava im da žive. Čak i mala odstupanja u strukturi i komponentnom sastavu atmosfere mogu imati najštetniji učinak na sva živa bića.

Zato je sada pokrenuta takva kampanja protiv štetnih emisija iz automobila i proizvodnje, ekolozi alarmiraju debljinu ozonskog omotača, Zelena stranka i slični zalažu se za maksimalno očuvanje prirode. To je jedini način da se produži normalan život na zemlji i da se ne učini nepodnošljivim u pogledu klime.

Stratosfera

Iznad tropopauze do visine od 50-60 km nalazi se sloj atmosfere tzv stratosfera, glavna karakteristikašto je povećanje temperature sa visinom. U donjem dijelu stratosfere, do visine od oko 25 km, temperatura je konstantna ili polako raste s visinom. Vrijedi napomenuti da u zimskih mjeseci u visokim geografskim širinama može čak i lagano pasti. Ali s visine od 34-36 km temperatura počinje rasti brže. Ovo povećanje se nastavlja do gornja granica stratosfera, tzv stratopauza. Ovdje je stratosfera topla skoro kao i zrak na površini Zemlje.

Povećanje temperature sa visinom dovodi do veće stabilnosti stratosfere: nema uređenih (konvektivnih) vertikalnih kretanja vazduha i njegovog aktivnog mešanja, što je tipično za troposferu. Međutim, vrlo mali vertikalni pokreti poput sporog slijeganja ili porasta ponekad pokrivaju slojeve stratosfere koji zauzimaju ogromne prostore.

U stratosferi ima zanemarljivo malo vodene pare. Međutim, na visinama od 22-24 km u visokim geografskim širinama ponekad se zapažaju. Danju se ne vide, ali noću izgleda da sijaju, jer ih obasjava Sunce ispod horizonta. Smatra se da su ovi oblaci sastavljeni od prehlađenih kapljica.

Sastav vazduha u stratosferi je skoro isti kao u troposferi, ali postoji razlika. U stratosferi je povećan sadržaj ozona, nestabilnog gasa čija se molekula sastoji od tri atoma kiseonika. Ozonski omotač nastaje i održava interakcijom ultraljubičastog zračenja Sunca sa molekulima običnog kiseonika i služi kao pouzdan ekran na putu ovog razornog zračenja za sva živa bića. Zbog prisustva ozonskog omotača u stratosferi, može se nazvati i ozonosfera.

...Jednom otkriven u troposferi, pad temperature sa visinom se pogrešno smatrao svojstvom cijele atmosfere, što se objašnjava udaljenosti od Zemljine površine koju zagrijava Sunce. Ali prvi usponi balona s instrumentima na brodu dali su neočekivane podatke. Ispostavilo se da temperatura pada na otprilike 10 km nadmorske visine, nakon čega ostaje praktički nepromijenjena, a potom čak i počinje da raste. Ovi podaci bili su u suprotnosti sa utvrđenim idejama o vertikalnim promjenama temperature u atmosferi. Prije lansiranja balona, ​​počeli su se pažljivije provjeravati instrumenti i noćna lansiranja, čime je eliminirano zagrijavanje instrumenata od strane Sunca. Međutim, sve više novih lansiranja donosi iste podatke da se pad temperature s visinom zaustavlja. Kao rezultat toga, morali smo prihvatiti činjenicu da zakoni koji djeluju u donjem dijelu atmosfere prestaju da djeluju iznad određene visine. Tako je atmosfera po prvi put podijeljena na slojeve. Sloj u kome temperatura opada sa visinom naziva se troposfera, a sloj atmosfere u kojem temperatura prestaje da opada sa visinom naziva se stratosfera. S obzirom da su baloni imali značajna ograničenja u visini svog uspona, nisu mogli doći do sljedećeg sloja atmosfere - mezosfera, u kojem temperatura ponovo počinje opadati kako raste. Kao rezultat, cijeli gornju atmosferu.

Vrijedi napomenuti da se prijelaz iz troposfere u stratosferu ne događa naglo. Između njih leži međusloj, debljine i do nekoliko kilometara, u kojem prestaje pad temperature sa visinom i počinje izotermni sloj. Ovaj sloj se zove tropopauza.

Razlog povećanja temperature u stratosferi nije odmah otkriven. Ispostavilo se da je to plin otkriven davne 1785. godine, koji je 1840. godine dobio ime - ozona. Kao rezultat apsorpcije sunčeve energije, koja se javlja već u gornjem dijelu ozonskog omotača, temperatura atmosfere na ovim visinama raste, a ozonski omotač je svojevrsni rezervoar topline u atmosferi. Sadržaj ozona u nižim slojevima atmosfere (do visine od 10 km) je zanemarljiv. A njegov najveći sadržaj javlja se na visinama od 20-25 km. Molekuli ozona se ne nalaze na visinama iznad 60 km. Podaci o sadržaju ozona na visinama su dobijeni vrlo na zanimljiv način: spektrograf je postavljen na balon ili meteorološku raketu za snimanje spektra Sunca. Poznato je da kada se posmatra sa površine Zemlje, spektar Sunca završava u ultraljubičastom dijelu. Kada je postalo jasno da je to zbog apsorpcije sunčevog ultraljubičastog zračenja ozonom, lansiranje sondi i raketa sa spektrografima na brodu postalo je logična metoda za procjenu sadržaja ozona na visinama.

Porast temperature u stratosferi počinje na otprilike 30 km i nastavlja se do 40-50 km, gdje se nalazi gornji dio ozonskog omotača. Uprkos činjenici da ovdje ima manje ozona nego u više niske nivoe, to je ovaj dio sloja koji je okrenut prema Suncu i jače se zagrijava ultraljubičastim zracima koje apsorbira.

Porast temperature na nadmorskoj visini od oko 40–50 km, utvrđen rezultatima sondiranja, potvrđen je 1920. godine, kada je 9. maja došlo do snažne eksplozije artiljerijskih skladišta u Moskvi. Zvuk eksplozije jasno se čuo u blizini Moskve - na udaljenosti do 60 km, a zatim opet na velikoj udaljenosti na tačkama koje se nalaze u prstenu oko grada. Između ove dvije zone čujnosti bila je „zona tišine“ široka 100 km, gdje se eksplozija uopće nije čula. Profesor V.I. Vitkevič je proučavao ovaj fenomen i došao do zaključka da se takva distribucija čujnosti zvuka može uočiti pod uslovom da se reflektuje od slojeva atmosfere koji se nalaze na nadmorskoj visini od 40 - 50 km. Ali u isto vrijeme, temperatura reflektirajućih slojeva trebala bi biti oko plus 40 - 50 stepeni.

Već smo spomenuli važnu ulogu ozonski omotač u očuvanju života na Zemlji. Ali 1985. godine naučnici su objavili senzacionalnu vijest: otkriveno iznad Antarktika ozonska rupa sa prečnikom od preko 1000 km! Svake godine se ovdje pojavio u avgustu, a do decembra - januara je prestao da postoji. Manja ozonska rupa otkrivena je i iznad Arktika. Vrijedi napomenuti da promjene u ozonskom omotaču, njegovo smanjenje, nisu uzrokovane samo utjecajem antropogenih faktora. Postojeće prirodne promjene u talasnoj aktivnosti i dinamici stratosfere značajno utiču na varijacije ozona tokom vremena. Međugodišnje varijacije u ukupnom sadržaju ozona (TOC) u na globalnom nivou su indikatori klimatskih promjena. Na primjer, primjetno smanjenje nivoa ozona između 1979. i 1994. godine. gotovo Zapadna Evropa, Istočni Sibir i istočne Sjedinjene Države povezane su sa zagrijavanjem klime u ovim područjima, a povećanje nivoa ozona u regiji Labrador povezano je sa zahlađenjem na Grenlandu i zapadnom Atlantiku.

Također postoje veze između varijacija TO u nekim geografskim područjima i anomalija površinske temperature u drugim. Na primjer, analiza međugodišnjih varijacija TO u januaru i površinske temperature u februaru 1979 - 1994. pokazao da bi se moglo predvidjeti kakvo će vrijeme (hladno ili toplo) biti u februaru Zapadni Sibir, morate pogledati nivo ozona u tački zapadno od Engleske (50°N, 10°W).

Prvi usponi balona na maksimalnu visinu koju su dostigli pokazali su da je opšta varijacija temperature iznad tropopauze bila prilično konstantna. Iz ovoga se zaključilo da na ovim visinama nema (ili gotovo da nema) vertikalnog miješanja zraka. Noviji visoki usponi radiosondom otkrili su značajne sezonske (monsunske) promjene u temperaturnom gradijentu ekvatorskog pola i povezane promjene u tlaku i obrascima vjetra. Ostalo važno otkriće je povezan sa značajnim intrasezonskim promjenama temperature, vjetra i sadržaja ozona koji se nalaze u stratosferi, prvenstveno u zimskoj stratosferi. Ove unutarsezonske promjene posebno su izražene u takozvanim eksplozivnim zatopljenjima u stratosferi na visokim geografskim širinama.

Prve važne podatke o vetrovima u donjoj stratosferi u njenom ekvatorijalnom delu dala je erupcija vulkana Krakatao 27. avgusta 1883. godine, usled čega je ogromna količina vulkanska prašina. Ova okolnost omogućila je dobivanje početnih informacija o nekim karakteristikama stratosfere niske geografske širine.

Kretanje vulkanske prašine pokazalo je da u ekvatorijalna zona ne samo na nivou mora, već i u donjoj stratosferi, zonalna komponenta vjetra je usmjerena od istoka prema zapadu, a brzina ovih istočnih tokova u donjoj stratosferi dostiže značajne vrijednosti (25 - 50 m/sec) . Ove stratosferske istočni vjetrovi dobio ime Vjetrovi Krakataoa. Vjetrovi Krakataoa se savijaju globus u ekvatorijalnim (15° S – 15° J) širinama na visinama od 25 – 40 km.

1909. Van Bersonova ekspedicija u Centralna Afrika Zapadni vjetrovi su prvi put otkriveni u tropskoj stratosferi. Kasnija zapažanja su pokazala prisustvo oba istočni vjetrovi Krakatao u tropskoj stratosferi, a izgled zapadne Bersonovi vjetrovi. Zapadni vjetrovi Berson su takođe otkriveni tokom serije atomski testovi na Marshallovim ostrvima. Naknadne studije su pokazale da vjetrovi u nižoj tropskoj stratosferi mijenjaju smjer između istočnog i zapadnog u periodu od oko 26 - 27 mjeseci. Ovako je instaliran kvazibijenalni ciklus kada vjetrovi prevladavaju u sloju tropske stratosfere od 18 – 20 km do 35 km oko godinu dana istočnim pravcima, a tokom naredne godine - zapadni. Kvazibijenalna cikličnost posebno je izražena u zoni 8–10° sa obe strane ekvatora i ima najveću amplitudu na oko 23 km, gde prosječno trajanje Ciklus je oko 26 mjeseci. Svaki od zonskih transfera pojavljuje se prvo u gornjim slojevima, na nivou od oko 35 km, i postepeno se širi prema dolje brzinom od 1 – 1,5 km mjesečno.

U gornjoj tropskoj stratosferi kasnije je otkrivena šestomjesečna cikličnost, koja je u nekoj vezi sa dvogodišnjom.

Najnovija istraživanja Stratosfera, kao što je gore navedeno, pokazuje značajan odnos između nje i troposfere. Na primjer, neke studije su pokazale da se širenje klimatskog signala iz troposfere u stratosferu događa prilično brzo - u roku od 3-10 dana. Nakon toga, anomalni signal postoji u stratosferi mnogo duže (15-40 dana), što daje osnovu za dugoročna prognoza vrijeme prema parametrima stratosfere.

književnost:
P.N. Tverskoj. Kurs meteorologije. Gidrometeoizdat, 1962.
Atmosfera Zemlje. Kolekcija. Moskva, 1953.
A.L. Katz. Cirkulacija u stratosferi i mezosferi. Gidrometeoizdat, 1968.
Korišteni su i materijali iz časopisa “Meteorologija i hidrologija” i “Nauka i život”.