Стратосфера

Стратосфе́ра (от лат. stratum «настил, слой») — слой атмосферы, располагающийся на высоте от 11 до 50 км. Характерно незначительное изменение температуры в слое 11−25 км (нижний слой стратосферы) и повышение её в слое 25−40 км от −56,5 °С до +0,8 °С (верхний слой стратосферы или область инверсии). Достигнув на высоте около 40 км значения около 0 °C, температура остаётся постоянной до высоты около 55 км. Эта область постоянной температуры называется стратопаузой и является границей между стратосферой и мезосферой. Плотность воздуха в стратосфере в десятки и сотни раз меньше, чем на уровне моря.

Стратосфера представляет более однородную среду по сравнению с тропосферой. Так как плотность газа уменьшается с высотой, то относительная диэлектрическая проницаемость в стратосфере ≈1, она оказывает меньшее влияние на распространения радиоволн.

Именно в стратосфере располагается слой озоносферы («озоновый слой»; на высоте от 15−20 до 55−60 км), который определяет верхний предел жизни в биосфере. Озон (О3) образуется в результате фотохимических реакций наиболее интенсивно на высоте ~30 км. Общий объём О3, будь он сконцентрирован в одном отдельном слое, составил бы при нормальном давлении сплошной слой толщиной всего 1,7−4,0 мм.

В стратосфере задерживается большая часть коротковолновой части ультрафиолетового излучения (180−200 нм) и происходит трансформация энергии коротких волн. Под влиянием этих лучей изменяются магнитные поля, распадаются молекулы, происходит ионизация, новообразование газов и других химических соединений. Эти процессы можно наблюдать в виде северных сияний, зарниц и других свечений.

В стратосфере и более высоких слоях под воздействием солнечной радиации молекулы газов диссоциируют — на атомы (выше 80 км диссоциируют СО2 и Н2, выше 150 км — О2, выше 300 км — N2). На высоте 200−500 км в ионосфере происходит также ионизация газов, на высоте 320 км концентрация заряжённых частиц (О+2, О−2, N+2) составляет ~ 1/300 от концентрации нейтральных частиц. В верхних слоях атмосферы присутствуют свободные радикалы — ОН•, НО•2 и др.

В стратосфере почти нет водяного пара.

Источник: Википедия

Упоминания в литературе

АТМОСФ?РА, воздушная оболочка планет. Обычно предметом изучения метеорологии является атмосфера Земли, которая состоит из смеси газов – воздуха, а также твёрдых примесей (пыль, капли воды, ледяные кристаллы). Чёткой верхней границы атмосфера не имеет, однако на выс. 800–1000 км ещё прослеживается. Атмосферные давление и плотность с высотой убывают. Тем-ра по высоте распределена сложным образом: она падает до верхней границы тропосферы (8–18 км), затем растёт до верхней границы стратосферы (50–55 км), достигая 50 °C, затем снова падает до верхней границы мезосферы (80–85 км), растёт в термосфере до границы с экзосферой, после чего остаётся постоянной. Почти все явления погоды сосредоточены в тропосфере, а её нижние 500–1500 м называют пограничным слоем атмосферы. В нём заметно сказывается влияние трения о земную поверхность и сосредоточены изменения метеорологических элементов в течение суток в зависимости от выс. солнца над горизонтом. Вследствие неравномерного нагрева в атмосфере (в осн. в тропосфере) возникают течения воздуха – общая циркуляция в масштабе всей планеты и локальные циркуляции (бриз, фён и др.), а также формируются воздушные массы, разделяемые атмосферными фронтами и представляющие собой осн. подразделения атмосферы по горизонтали.

Александр Павлович Горкин, Энциклопедия «География». Часть 1. А – Л (с иллюстрациями)

По данным измерений общего содержания озона (ОСО) и парниковых газов в толще атмосферы определены тенденции и механизмы изменений в Антарктике концентрации озона и малых газовых составляющих атмосферы. В течение нескольких десятилетий в антарктической стратосфере каждую зиму создаются метеорологические условия, приводящие к образованию «озоновой дыры». Необходимой предпосылкой для формирования отрицательной аномалии ОСО является преобладание процессов фотохимического разрушения озона над процессами его образования. Это возможно при наличии развитого стратосферного циркумполярного вихря. Он изолирует стратосферные слои над Антарктикой от стратосферы умеренных широт и препятствует переносу богатых озоном воздушных масс внутрь охватываемой им зоны. Сохранение ядра холода с экстремально низкой температурой в зоне действия вихря способствует образованию стратосферных полярных облаков, на поверхности которых и происходят химические реакции разрушения озона.

Коллектив авторов, Итоги МПГ 2007/08 и перспективы российских полярных исследований, 2013

Над тропосферой, в 80–90 километрах над Землей, простирается следующий слой воздушного океана – стратосфера. Это слой очень горячего воздуха, его температура достигает 42 градусов по Цельсию. Воздух в стратосфере очень сильно разрежен и формула кислорода отличается от той, что характеризует тропосферу. В стратосфере каждая молекула состоит не из двух, как вблизи Земли, а из трех атомов кислорода, и это новое образование называется озоном. Озон поглощает наиболее опасные для жизни солнечные ультрафиолетовые лучи и ослабляет их действие в тропосфере. Оттого, что стратосфера задерживает большое количество тепла, исходящего от Солнца, этот слой воздушной оболочки очень горячий. Здесь не бывает ни бурь, ни дождя, ни снега. Царит мертвая тишина и темнота. Лишь изредка сюда добираются скоростные реактивные самолеты.

Г. П. Шалаева, Мир вокруг нас, 2010

Исследования этого газа показали, что неразложившийся фреон при достижении слоев стратосферы в большом количестве выделяется в тропосферу Земного шара и разрушает озоновые слои, разлагаясь под влиянием сильных ультрафиолетовых лучей из космоса, применение хладагента автомобильного кондиционера стало ограниченным.

Андрей Кашкаров, Автомобильные кондиционеры. Установка, обслуживание, ремонт, 2012

Что же касается экологических последствий преобразования человеком окружающей его природы в окружающую его среду, то эти последствия проявляются не изолировано, а в комплексе. Наиболее наглядным примером подобного комплекса экологических последствий может служить обнаружение в 1985 г. явления «озоновых дыр» в стратосфере Земли (реальное истощение озонового слоя нашей планеты началось примерно на 10 лет ранее). Уменьшение озонового щита Земли вызвало более интенсивное проникновение к поверхности планеты жесткого ультрафиолетового излучения Солнца, и, как следствие этого, появление новых видов заболеваний (СПИД впервые был зарегистрирован на планете в 1980 г.). Кроме того, через «озоновые дыры» к поверхности Земли стало «опускаться» стратосферное тепло («парниковый эффект» был официально «открыт» в 1987 г.).

В. С. Алексеев, Контрольные работы по географии. 10 класс, 2009

Что произошло бы при падении на Землю астероида величиной в десятки километров? Геофизики в самом общем случае выяснили последствия такой глобальной катастрофы. Прежде всего, образовался бы кратер диаметром в сотни и глубиной в десятки километров. Затем в атмосферу были бы выброшены десятки тысяч кубических километров обломков, причем половина из них достигла бы верхних слоев стратосферы со скоростью, опережающей звук. При попадании на водную поверхность астероид образовал бы стометровые волны цунами с разбегом на тысячи километров от места удара. Вследствие удара возникло бы планетарное землетрясение в 13 баллов по шкале Рихтера в эпицентре, что в миллион раз сильнее самого мощного землетрясения, когда-либо зафиксированного в земной истории. Наконец, пыль и пепел, поднявшись в верхние слои атмосферы, вызвали бы наступление искусственной зимы, ведь под их непроницаемым покровом температура даже на экваторе около года держалась бы вблизи нулевой отметки.

О. О. Фейгин, Планета бурь, 2016

Исследовалось и воздействие солнечной активности на климатическую систему Земли. Ключевая концепция при этом – влияние гелиогеофизических возмущений на параметры земной климатической системы, управляющие потоком энергии, уходящей от Земли в космос в высокоширотных областях. Выполнено также исследование взаимосвязи интенсивности весенней депрессии озона в Антарктике с квазидвухлетним циклом зонального ветра в экваториальной стратосфере с учетом сезонных закономерностей его эволюции и зависимости от солнечной активности.

Г. В. Алексеев, Метеорологические и геофизические исследования, 2011

МЕЗОСФ?РА, слой атмосферы, расположенный над стратосферой, на высотах от 50 до 80–85 км; выше начинается ионосфера. Характерный признак мезосферы – падение тем-ры с высотой примерно от 0 до –90 °C (от нижней до верхней границы). Это самая холодная часть атмосферы.

А. П. Горкин, Энциклопедия «География». Часть 2. М – Я (с иллюстрациями), -1

Раньше потепление было вызвано большим количеством тепла со стороны Солнца из-за приближения к нему Земли или из-за изменения солнечной активности. Когда это случается, происходят выбросы энергии со стороны Солнца, которая идет на обогрев. Нагревается стратосфера, потом атмосфера и затем поверхность Земли. Но сейчас мы наблюдаем процесс снижения температуры стратосферы, и из-за этого энергия не может достичь поверхности Земли.

И. С. Прокопенко, Тайны Земли, 2016

Я не знаю, сколько времени потребовалось для этой повторной работы и для чего она вообще была нужна. В моей статье сообщалось о взрыве хранилища отходов, который мог вызвать лишь достаточно обширное, но локальное загрязнение окружающих районов, но не высоких слоев атмосферы и стратосферы, способных к переносу радиоактивности по всему земному шару.

Рой Медведев, Атомная катастрофа на Урале, 2017

Причиной описанного Карамзиным катаклизма, по всей вероятности, стало облако пепла – результат извержения в 1600 году вулкана Уайнапутина в Перу, одного из самых катастрофических извержений в историческое время [289; 272]. Таким образом, 1601 год стал аномально холодным даже по меркам Малого ледникового периода. Извержения такого масштаба, к счастью, случаются один-два раза в столетие. При этом в стратосферу поступает значительное количество диоксида серы, который затем окисляется до серной кислоты. Мельчайшие капельки кислоты поглощают солнечное излучение. Это приводит к резкому и недолгому (1–2 года) похолоданию в летнее время, которое особенно заметно в умеренных широтах. Лето 1601 года стало самым холодным в северном полушарии за последние 600 лет. Описанию Н. М. Карамзина созвучно стихотворение лорда Байрона «Темнота» («Darkness»):

Р. А. Алиев, Изнанка белого. Арктика от викингов до папанинцев, 2016

Загрязнение атмосферы неравномерно и определяется не только местонахождением источников загрязнения, но и особенностями строения атмосферы. Основные загрязнения (газообразное – 90 % и аэрозольное – 10 %) сосредоточены в тропосфере, т. е. на высотах от 10 км (над полюсами) до 18 км (на экваторе). Частично загрязнения распространяются и на стратосферу.

И. А. Наумов, Защита населения и объектов от чрезвычайных ситуаций. Радиационная безопасность, 2015

Некоторые синтетические, искусственные материалы и промышленные отходы чужды физико-химической структуре живых организмов, а иногда просто ядовиты. Эти вещества вследствие циркуляции воды и воздуха распространяются и проникают в стратосферу и океанские глубины, вызывая промышленные загрязнения воды, воздуха, почвы.

В. С. Алексеев, Безопасность жизнедеятельности: конспект лекций, -1

2) стратосферу (отделяется от тропосферы особым слоем – тропопаузой, содержит около 20 % массы атмосферы и располагается в промежутке от 8–18 км до 55 км от поверхности Земли);

М. Г. Меркулова, Контрольные работы по географии. 7 класс, 2009

Спуск и подъем заняли немногим более четверти часа (первое пробное погружение с людьми планировалось на глубину всего 25 м), на поиски же судна и вызволение его экипажа из стального шара ушло целых пять часов. Фото- и кинооператоры, съехавшиеся из многих стран, чтобы запечатлеть прыжок профессора Пикара в морские глубины, сгорали от нетерпения. Менее двух десятков лет назад весь мир точно так же, затаив дыхание, следил за его подъемами в стратосферу.

А. Ю. Низовский, Величайшие рукотворные чудеса, 2006

Биосфера не имеет четких границ. Живые организмы распространены в гидросфере, проникают в литосферу до глубины 3–4 км, населяют тропосферу и обнаружены даже в стратосфере.

Г. С. Арутюнян, Контрольные работы по географии. 6 класс, 2009