Нашата атмосфера има различни слоеве, съдържащи различни газове с различен състав. Всеки слой от атмосферата има своя собствена функция и характеристики, които го отличават от останалите.
Имаме тропосферата, слоят от атмосферата, в който живеем и където се случват всички метеорологични явления; стратосферата , слоят от атмосферата, където се намира озоновият слой; мезосферата , където се наблюдава северното сияние; и термосферата, която граничи с космоса и където температурата е много висока. В тази публикация ще се съсредоточим върху стратосферата и нейното значение за живота на нашата планета.
Характеристики на стратосферата
Стратосферата се намира на височина около 10-15 км и се простира до около 45-50 км. Температурата в стратосферата варира, както следва: първоначално тя е стабилна (тъй като се намира на височини близо до тропопаузата, където температурата остава постоянна) и доста ниска. С увеличаване на надморската височина температурата на стратосферата се повишава, тъй като тя абсорбира все повече слънчева радиация. Температурата в тропосферата се държи по обратен начин на тази на тропосферата, в която живеем; тоест, вместо да намалява с надморската височина, тя се увеличава.
В стратосферата почти няма вертикално движение на въздуха, но хоризонталните ветрове често могат да достигнат скорост от 200 км/ч. Проблемът с тези ветрове е, че всяко вещество, което достигне стратосферата, се разпространява по цялата планета. Хлорфторвуглеводородите са един пример. Тези газове, съставени от хлор и флуор, разрушават озоновия слой и се разпространяват по целия свят поради силните стратосферни ветрове.
В стратосферата почти няма облаци или други метеорологични образувания. Хората понякога бъркат повишените температури в стратосферата с близостта ѝ до Слънцето. Логично е да се мисли, че колкото по-близо сте до Слънцето, толкова по-горещо ще бъде. Това обаче не е така, тъй като стратосферата съдържа известния озонов слой. Озоновият слой всъщност не е „слой“, а по-скоро област от атмосферата, където концентрацията на този газ е много по-висока, отколкото в останалата част от атмосферата. Молекулите на озон абсорбират слънчевата радиация, която достига до нас директно от Слънцето, правейки живота на Земята възможен. Тези молекули, които абсорбират ултравиолетовите лъчи на Слънцето, трансформират тази енергия в топлина и затова температурата на стратосферата се повишава с надморската височина.
Поради тропопаузата , където въздухът е много стабилен и няма ветрови течения, обменът на частици между тропосферата и стратосферата е почти несъществуващ. Поради тази причина в стратосферата има много малко водна пара. Това означава, че стратосферните облаци се образуват само когато е толкова студено, че малкото количество вода кондензира и образува ледени кристали. Те се наричат облаци от ледени кристали и не произвеждат валежи.
В горната част на стратосферата се намира стратопаузата. Това е област от атмосферата, където високите концентрации на озон приключват и температурата става много стабилна (около 0 градуса по Целзий). Стратопаузата бележи прехода към мезосферата.
Интересното е, че само химични съединения с дълъг живот могат да достигнат стратосферата. И веднъж попаднали там, те могат да останат много дълго време. Например, материали, отделяни от големи вулканични изригвания, могат да останат в стратосферата почти две години.
Озоновият слой
Озоновият слой не винаги има еднаква концентрация на този газ, далеч от него. В стратосферата озонът непрекъснато се образува и разрушава едновременно. За да се образува озонът, слънчевата светлина трябва да разгради кислородна молекула (O2) на два кислородни атома (O). Един от тези атоми след това реагира с друга кислородна молекула, за да образува озон (O3).
Ето как се образуват озоновите молекули. Естествено обаче, точно както се създават, те също се разрушават от слънчевата радиация. Слънчевите лъчи попадат върху озоновата молекула и я разрушават, произвеждайки кислородна молекула (O2) и кислороден атом (O). Този кислороден атом след това реагира с друга озонова молекула, за да образува две кислородни молекули и така нататък. Това е естествен цикъл, в който образуването и разрушаването на озоновите молекули са в равновесие. По този начин този слой газове може да абсорбира голямо количество вредни ултравиолетови лъчи и да ни предпази.
Това е така от дълго време. Цикъл, при който концентрацията на озон остава относително стабилна и постоянна във времето. Съществува обаче и друг начин, по който озонът може да бъде унищожен в атмосферата. Хлорофлуоровъглеродите (CFC) са много стабилни в атмосферата и следователно могат да достигнат стратосферата. Тези газове имат сравнително дълъг живот, но когато достигнат стратосферата, слънчевите ултравиолетови лъчи разрушават молекулите им, което води до образуването на силно реактивни хлорни радикали. Тези реактивни радикали разрушават озоновите молекули, така че общото количество унищожен озон е много по-голямо от генерираното количество. По този начин балансът между генерирането и разрушаването на озонови молекули, способни да абсорбират вредната слънчева радиация, е нарушен.
Последици от дупката в озоновия слой
За съжаление, този въпрос не е бил толкова подробно разбран в миналото, така че човешките дейности (като например използването на хлорофлуоровъглеродни аерозоли) са освободили големи количества хлор и бром в стратосферата, унищожавайки озоновите молекули. Тъй като реакцията изисква слънчева светлина и образуването на полярни облаци при много ниски температури, най-ниските нива на озон се наблюдават през антарктическата пролет, а озоновата дупка се образува предимно над Антарктида. Тези озонови дупки позволяват на повече ултравиолетова радиация да достигне до земната повърхност, ускорявайки топенето на леда, което е свързано с изменението на климата.
При хората, разрушаването на озоновия слой е довело до увеличаване на случаите на рак на кожата поради по-голямото количество слънчева радиация, достигаща до нас. Растенията също са засегнати, особено тези, които все още растат и имат по-слаби, по-слабо развити стъбла и листа.
Въздействия на самолетите в стратосферата
Самолети също са имали инциденти в стратосферата, тъй като те обикновено летят на височини между 10 и 12 km, т.е. близо до тропопаузата и началото на стратосферата. С нарастването на въздушния трафик се увеличават емисиите на въглероден диоксид (CO2), водна пара (H2O), азотни оксиди (NOx), серни оксиди (SOx) и сажди в атмосферата между горната тропосфера и долната стратосфера.
Днес самолетите са отговорни само за 2 до 3% от глобалните емисии на парникови газове. Това не е основен фактор за глобалното затопляне. Наистина важното при самолетите обаче е, че газовете, които отделят, се освобождават в горната тропосфера. Това кара отделяните от тях водни пари да увеличат вероятността от образуване на перести облаци, които задържат повече топлина на Земята и допринасят за глобалното затопляне.
От друга страна, азотните оксиди, излъчвани от самолетите, също са опасни, тъй като те са свързани с изчезването на озона в стратосферата. Трябва да мислим, че въпреки че парниковите газове, излъчвани от самолетите, нямат много дълъг живот, за да достигнат стратосферата, те могат да го направят, тъй като се отделят на височина, много близка до нея.
Стратосферни любопитства
Този слой на атмосферата има някои любопитни неща, които могат да ни изненадат. Сред тези любопитни неща са:
- Плътност на въздуха е с 10% по-ниска че на земната повърхност
- Температурите в долните слоеве са около -56 градуса средно и въздушните течения достигат 200 километра в час.
- Има доклади, които гарантират съществуването на малки микроорганизми живеещи в стратосферата. Смята се, че тези микроби са дошли от космоса. Те са бактериални спори, изключително устойчиви организми, които могат да образуват защитен слой около себе си и следователно оцеляват при ниските температури, сухите условия и високите нива на радиация, открити в стратосферата.
Както можете да видите, атмосферата има важни функции за нас и останалите живи същества, които обитават нашата планета. Стратосферата съдържа нещо, което е необходимо за нашето оцеляване и което, въпреки че е високо на километри, трябва да пазим.
