Stratosfēra ir viens no mūsu planētas gaisa apvalka augšējiem slāņiem. Tas sākas aptuveni 11 km augstumā virs zemes. Pasažieru lidmašīnas šeit vairs nelido un mākoņi veidojas reti. Zemes ozona slānis atrodas stratosfērā – plānā apvalkā, kas pasargā planētu no kaitīgā ultravioletā starojuma iespiešanās.
Planētas gaisa apvalks
Atmosfēra ir Zemes gāzveida apvalks, kas atrodas blakus hidrosfēras iekšējai virsmai un zemes garozai. Tās ārējā robeža pakāpeniski pāriet kosmosā. Atmosfēras sastāvā ietilpst gāzes: slāpeklis, skābeklis, argons, oglekļa dioksīds un tā tālāk, kā arī piemaisījumi putekļu, ūdens pilienu, ledus kristālu, sadegšanas produktu veidā. Gaisa apvalka galveno elementu attiecība tiek uzturēta nemainīga. Izņēmums ir oglekļa dioksīds un ūdens – to daudzums atmosfērā bieži mainās.
Gāzes apvalka slāņi
Atmosfēra ir sadalīta vairākos slāņos, kas atrodas viens virs otra un kuriem ir iezīmessastāvs:
- robežslānis - tieši blakus planētas virsmai, stiepjas līdz 1-2 km augstumam;
-
troposfēra - otrais slānis, ārējā robeža atrodas vidēji 11 km augstumā, te koncentrējas gandrīz visi atmosfēras ūdens tvaiki, veidojas mākoņi, parādās cikloni un anticikloni, pieaugot augstumam, temperatūra paaugstinās;
- tropopauze - pārejas slānis, kam raksturīga temperatūras pazemināšanās pārtraukšana;
- stratosfēra ir slānis, kas stiepjas līdz 50 km augstumam un ir sadalīts trīs zonās: no 11 līdz 25 km temperatūra nedaudz mainās, no 25 līdz 40 - temperatūra paaugstinās, no 40 līdz 50 - temperatūra paliek nemainīga (stratopauze);
- mezosfēra stiepjas līdz 80-90 km augstumam;
- termosfēra sasniedz 700-800 km virs jūras līmeņa, šeit 100 km augstumā atrodas Karmana līnija, kas tiek ņemta par robežu starp Zemes atmosfēru un kosmosu;
- eksosfēru sauc arī par izkliedes zonu, šeit ļoti reta gāze zaudē vielas daļiņas, un tās izlido kosmosā.
Temperatūras izmaiņas stratosfērā
Tātad, stratosfēra ir daļa no planētas gāzveida apvalka, kas seko troposfērai. Šeit gaisa temperatūra, kas ir nemainīga visu tropopauzi, sāk mainīties. Stratosfēras augstums ir aptuveni 40 km. Apakšējā robeža ir 11 km virs jūras līmeņa. Sākot no šīs atzīmes, temperatūra nedaudz mainās. Uz25 km augstumā apkures indekss sāk lēnām pieaugt. Līdz 40 km augstumam virs jūras līmeņa temperatūra paaugstinās no -56,5º līdz +0,8ºС. Turklāt līdz 50-55 km augstumam tas saglabājas tuvu nulles grādiem. Zonu no 40 līdz 55 kilometriem sauc par stratopauzi, jo temperatūra šeit nemainās. Tā ir pārejas zona no stratosfēras uz mezosfēru.
Stratosfēras iezīmes
Zemes stratosfērā ir aptuveni 20% no visas atmosfēras masas. Gaiss šeit ir tik rets, ka cilvēkam nav iespējams iztikt bez īpaša skafandra. Šis fakts ir viens no iemesliem, kāpēc lidojumus stratosfērā sāka veikt tikai salīdzinoši nesen.
Vēl viena planētas gāzveida apvalka iezīme 11–50 km augstumā ir ļoti mazs ūdens tvaiku daudzums. Šī iemesla dēļ mākoņi stratosfērā gandrīz nekad neveidojas. Viņiem vienkārši nav būvmateriālu. Tomēr reti ir iespējams novērot tā sauktos perlamutra mākoņus, kas “rotā” stratosfēru (foto ir parādīts zemāk) 20-30 km augstumā virs jūras līmeņa. Plānus, it kā gaismas veidojumus no iekšpuses var novērot pēc saulrieta vai pirms saullēkta. Perlamutra mākoņu forma ir līdzīga cirrus vai cirrocumulus.
Zemes ozona slānis
Galvenā stratosfēras atšķirīgā iezīme ir maksimālā ozona koncentrācija visā atmosfērā. Tas veidojas saules gaismas ietekmē un aizsargā visu planētas dzīvību no to postošā starojuma. Zemes ozona slānis atrodas 20-25 km augstumā virs līmeņajūras. O3 molekulas ir izplatītas visā stratosfērā un pat netālu no planētas virsmas, taču to lielākā koncentrācija tiek novērota šajā līmenī.
Jāpiebilst, ka Zemes ozona slānis ir tikai 3-4 mm. Tas būs tā biezums, ja šīs gāzes daļiņas tiks novietotas normāla spiediena apstākļos, piemēram, netālu no planētas virsmas. Ozons veidojas skābekļa molekulas sadalīšanās rezultātā ultravioletā starojuma ietekmē divos atomos. Viens no tiem savienojas ar "pilnvērtīgu" molekulu un veidojas ozons - O3.
Bīstams aizsargs
Ozona molekulas absorbē ultravioleto starojumu, kura viļņa garums ir īsāks par 0,1–0,2 mikroniem. Šī ir tā aizsargājošā loma. Plāns zilganas gāzes slānis neļauj Saules starojumam sasniegt Zemi, kas ir kaitīgs dzīviem organismiem.
Līdz ar vēja plūsmu ozons pietuvojas planētas virsmai. Tas veidojas arī uz Zemes pērkona negaisa laikā, kopētāju vai rentgenstaru darba laikā. Interesanti, ka liela ozona koncentrācija ir kaitīga cilvēkiem. Tas veidojas saules gaismas ietekmē ļoti piesārņotās vietās. Uzturēšanās tā dēvētā ozona smoga apstākļos ir dzīvībai bīstama. Zilā gāze var iznīcināt plaušas. Tās klātbūtne ietekmē arī augus – tie pārstāj normāli attīstīties.
Ozona slāņa noārdīšanās
Ozona caurumu problēma zinātnieku aprindās ir aktīvi apspriesta aptuveni kopš pagājušā gadsimta 70. gadiem. Tagad ir zināms, ka iznīcināšanaAizsardzības ekrāns izraisa atmosfēras piesārņojumu, freonu un dažu citu savienojumu rūpniecisku izmantošanu, mežu iznīcināšanu, kosmosa raķešu palaišanu un augstkalnu aviāciju. Starptautiskā sabiedrība ir pieņēmusi vairākus nolīgumus, lai samazinātu kaitīgo vielu ražošanu. Pirmkārt, mēs runājam par freoniem, ko izmanto aerosolu, saldēšanas iekārtu, ugunsdzēšamo aparātu, vienreizējās lietošanas trauku un tā tālāk radīšanai.
Tajā pašā laikā ir pierādījumi, kas liecina, ka ozona caurumi veidojas dabisku iemeslu dēļ. Kaitīgās vielas atmosfērā nonāk vulkānu izvirdumu un zemestrīču rezultātā, no bojājumiem okeāna garozā. Mūsdienās jautājums par cilvēka galveno lomu ozona slāņa iznīcināšanā daudziem zinātniekiem joprojām ir pretrunīgs.
Stratosfēras lidojumi
Stratosfēras attīstība sākās pagājušā gadsimta 30. gados. Mūsdienās kaujas un virsskaņas komerciālās lidmašīnas paceļas 20 km augstumā. Meteoroloģiskie baloni sasniedz 40 km virs jūras līmeņa. Bezpilota gaisa balona sasniegtais rekordaugstums ir 51,8 km.
Ekstrēmo sporta veidu entuziasti pamazām apgūst šo gaisa čaulas daļu. Austriešu izpletņlēcējs Fēlikss Baumgartners 2012. gadā veica lēcienu no stratosfēras no gandrīz 39 km augstuma. Lidojuma laikā pārvarējis skaņas barjeru, viņš droši nolaidās. Baumgartnera rekordu laboja Google viceprezidents Alans Eustass. 15 minūtēs viņš nolidoja, sasniedzot arī skaņas ātrumu 40 km.
Tādējādi šodien stratosfēra irvairāk izpētīts atmosfēras slānis nekā pagājušā gadsimta sākumā. Tomēr ozona slāņa nākotne, bez kuras dzīvība uz Zemes nebūtu radusies, joprojām nav īsti skaidra. Kamēr valstis samazina freona ražošanu, daži zinātnieki saka, ka tas nedos lielu labumu vismaz šādā tempā, savukārt citi saka, ka tas nemaz nav nepieciešams, jo lielākā daļa kaitīgo vielu veidojas dabiski. Kuram taisnība - laiks spriedīs.
