Warstwa atmosfery, która jest najbliższa Ziemi, troposferato miejsce, w którym odbywają się praktycznie wszystkie działania związane z pogodą i chmurami, które pomagają zdefiniować nasze niebo. Nad nim leży druga najniższa warstwa atmosfery: stratosfera, którego dolna granica z troposfera jest oznaczony przez tropopauza.
Stratosfera – nazwana ze względu na „uwarstwione” warstwy powietrza, które nie mieszają się zbytnio w pionie – odgrywa kluczową rolę w buforowaniu biosfery przed Promieniowanie UV dzięki warstwie ozonowej, a także jest miejscem, w którym spędzasz większość swoich lotów w komercyjnym odrzutowcu.
Podstawowe cechy stratosfery
Chociaż wysokość tropopauzy jest różna – jest wyższa nad równikiem niż nad biegunami i wyższa latem niż zima – stratosfera rozciąga się mniej więcej od około 6 mil do 30 mil nad poziomem morza pośrodku strefa.
Temperatury pozostają dość stabilne w najniższej części stratosfery, ale następnie szybko rosną wraz ze wzrostem wysokości do stratopauza, granica – położona około 30 mil na wysokości – między stratosferą a mezosferą, leżącą nad nią warstwą atmosferyczną.
Ten wzrost temperatury z Wysokość w stratosferze – w przeciwieństwie do sytuacji w troposferze, gdzie temperatura spada wraz z wysokością – wynika z obecności ozon, forma cząsteczki tlenu, która nagrzewa się, pochłaniając promieniowanie ultrafioletowe z energii słonecznej. Dzięki temu warunki na Ziemi są znacznie bardziej przyjazne, niż byłyby w innym przypadku.
Skład stratosfery
Oprócz większej ilości ozon – i znacznie niższe stężenia pary wodnej – skład stratosfery przypomina troposferę, zdominowaną przez azot i tlen ze śladowymi ilościami innych gazów, takich jak argon.
Wzrost temperatury w stratosferze zniechęca do ruchów pionowych i mieszania powietrza, co sprawia, że ta warstwa atmosfery jest spokojna w porównaniu do troposferycznego królestwa pod wpływem pogody. Ta stabilność i niewielka ilość turbulencji oraz mniejsza gęstość powietrza na tych wysokościach pozwala samoloty, aby osiągnąć maksymalną wydajność lotu, dlatego komercyjne odrzutowce zwykle latają w niższej stratosferze.
Co ciekawe, niektórzy, bakteria i inne drobnoustroje unoszą się w stratosferze: najbardziej znane formy życia naszego układu planetarnego.
Chmury stratosferyczne
Stratosfera jest zwykle bezchmurna ze względu na wyjątkowo suche, ciepłe powietrze. Jednak zimą na biegunach i w ich pobliżu, mroźne temperatury w dolnej i środkowej stratosferze mogą wytworzyć piękne chmury górnej atmosfery znane jako polarne chmury stratosferyczne. Nazywane są również polarne chmury stratosferyczne złożone z kryształków lodu perłowy lub chmury z masy perłowej ze względu na ich uderzającą opalizację.
Inna odmiana polarnych chmur stratosferycznych zawiera kropelki kwasu azotowego i wody. Te chmury stratosferyczne mogą zmniejszać ozon, zapewniając powierzchnię dla reakcji chemicznych, które przekształcają chlor w wolne rodniki niszczące warstwę ozonową i usuwające stratosferyczny kwas azotowy, który reaguje z chlorem, zmniejszając go destrukcyjny.
Polarne chmury stratosferyczne, które zwykle formują się na wysokości od około sześciu do 15 mil, nie są najwyższymi chmurami naszej atmosfery: byłyby to nocne chmury, które tworzą się w mezosferze letniej na wysokości około 50 mil.
Burze z piorunami i przejściowe zdarzenia świetlne
Energiczne chmury burzowe mogą w rzeczywistości nieznacznie wtargnąć w najniższą stratosferę w postaci tzw. przekroczenie szczytów wynikające z intensywnej konwekcji (podnoszenia ciepłego powietrza). Turbulencje związane z takimi burze z piorunami tworzy zlokalizowaną strefę mieszania między troposferą a stratosferą.
Pola elektryczne wywoływane przez grzmoty, które oczywiście tworzą w nich pioruny i docierają do powierzchni Ziemi, wyzwalają kolorowe impulsy światła w górnej atmosferze, znane jako Przejściowe zdarzenia świetlne (TLE).
Jeden rodzaj TLE, znany jako niebieski odrzutowiec, składa się ze stożkowego niebieskiego wyładowania, które wystrzeliwuje w stratosferze z pola utworzonego przez dodatnio naładowany wierzchołek chmury burzy i ujemnie naładowaną strefę utworzoną nad nim. Uważa się, że niebieskie strumienie przenoszą parę wodną oraz tlenki azotu i azotu do stratosfery, a także lokalnie zmniejszają tam stężenie ozonu.
Kolejny TLE, czerwony duszek, pochodzi z wysokości nad stratosferą, ale jego „strumienie” mogą rozprzestrzeniać się w dół do tej warstwy.