Videnskab
 Science >> Videnskab >  >> Natur

Stratosfæren er hjemsted for Jordens ozonlag

Dette billede af tropopausen og stratosfæren blev taget, da rumfærgen Columbia kredsede om Jorden over den indiske Ocean. Solen var lige under horisonten og oplyste endnu ikke lavtliggende skyer, så vi kan se den brune, lagdelte tropopause og lige over den den hvide stratosfære. NASA

Google "stratosfæren" og et af de bedste søgeresultater er for et hotel og kasino i Las Vegas. Men selvom du aldrig har været i Sin City, har du sikkert besøgt stratosfæren en eller to gange (mindst). Denne grænse for Jordens atmosfære er svær at undgå for alle, der rejser med fly.

Stratosfæren er det næstlaveste niveau i Jordens atmosfære. Det er en bastion af ozongas og hurtige vinde, hvor skyer er få - men livet består. Nogle gange omtalt som "nær rummet", er det, hvor virksomheder og lande er i et kapløb om at sende ny teknologi, der kan indsamle data og efterretninger, tage billeder i høj opløsning og endda pilotere langdistance, ubemandede rekognosceringsmissioner.

Indhold
  1. Det atmosfæriske lag, der grænser op til troposfæren
  2. Ozonlaget er for det meste begrænset til stratosfæren
  3. Stratosfæriske skyer er sjældne
  4. Højhøjdeballoner flyver i stratosfæren
  5. Stratosfæriske polarhvirvler påvirker Jordens klima
  6. Bakterier overlever i stratosfæren

1. Det atmosfæriske lag, der grænser op til troposfæren

Når du kommer helt ned til det, er vi alle skabninger i troposfæren. Dette atmosfæriske lag er hvor næsten alle vejrrelaterede fænomener på Jorden udfolder sig. Selvom troposfæren begynder ved jordens overflade, er dens øvre grænse mindre konsistent. Afhængigt af din breddegrad og den aktuelle sæson kan toppen af ​​troposfæren være placeret alt fra 4 til 12 miles (7 til 20 kilometer) over hovedet.

Over troposfæren har vi - i rækkefølge - stratosfæren, mesosfæren, termosfæren og exosfæren. Lad os gå tilbage og tale om de første to niveauer.

Troposfære-stratosfære-grænsen, eller tropopause, adskiller to områder med omvendte temperaturtendenser. Inde i troposfæren falder den globale gennemsnitstemperatur med højden. Alligevel er det en anden historie i stratosfæren, hvor tingene bliver varmere, jo højere du går. Til sidst vil du ramme stratosfærens loft 31 miles (50 kilometer) op. Ud over det punkt begynder tendensen at vende sig selv; tingene bliver ret kølige i mesosfæren.

Stratosfæren er et af Jordens fem store atmosfæriske lag, herunder troposfæren, mesosfæren, termosfæren og eksosfæren. NASA

2. Ozonlaget er for det meste begrænset til stratosfæren

Ozongas beskytter denne planet mod overdreven ultraviolet (UV) stråling sendt over af solen. Ozon består af iltatomer og absorberer - ligesom mange solcremer - UV-lys. Hele økosystemer ville fejle, hvis ikke for den kritiske tjeneste. Vores atmosfæres forsyning af gassen er for det meste begrænset til det berømte ozonlag. Og omkring 90 procent af dette lag er indeholdt i stratosfæren.

På en beslægtet note forklarer ozon, hvorfor stratosfæriske temperaturer stiger i højere højder. Det absorberer ikke kun solens UV-stråler, men det optager også infrarød stråling fra troposfæren. Resultatet? En stratosfære, der vokser mere toastere med milevis.

3. Stratosfæriske skyer er sjældne

Skyer er sjældne i stratosfæren, men de er ikke uhørte. Pickpic

De fleste skyer er i troposfæren. Uanset om det er cirrus, stratus eller cumulonimbus, skal du bruge vanddråber og/eller iskrystaller for at lave skyer. Så den relativt våde troposfære er et fantastisk miljø for dem. Men stratosfæren? Ikke så meget. I det store og hele er det bare for tørt til at lette skydannelsen.

Alligevel er skymanglen ikke nødvendigvis en dårlig ting. Stratosfæren kombinerer (stort set) skyfri himmel med begrænset turbulens, hvilket gør den attraktiv for flyselskabets piloter. Faktisk rammer de fleste kommercielle fly deres marchhøjder i stratosfærens lavere atmosfære. Når stratosfæriske skyer dannes, skabes de nogle gange ved blanding af is med vulkansk støv. Polarområderne ser også skyer på stratosfæreniveau om vinteren.

4. Højhøjdeballoner flyver i stratosfæren

Disse billeder i høj opløsning fra Near Space Labs viser før og efter billeder, når reparationerne begynder på en hjemme i Jacksboro, Texas, efter en EF-3-tornado ramte byen den 21. marts 2022. Near Space Labs

Den samme grund til, at stratosfæren er attraktiv for kommercielle jetfly, gør den ideel til andre flyvende genstande som vejrballoner og rekognosceringsballoner i høj højde. Near Space Labs, for eksempel, skaber teknologi, der er i stand til at flyve ind i det nære rum for at indsamle data til forsikring, bevaring, katastrofeberedskab, byspredning og mere. Dens Swifty er en autonom ballon i høj højde, der flyver ind i stratosfæren mellem 60.000 og 85.000 fod (18.288 og 25.908 meter). Swifty har en robot ombord, der kan tage mellem 154 og 400 square miles (386 og 1.000 kvadratkilometer) billeder pr. flyvning.

Luftfarts- og forsvarsentreprenøren Aerostar har flere forskellige ubemandede luftskibe, der er i stand til at flyve i stratosfæren. Nogle af disse højhøjdeballoner bevæger sig simpelthen med strømmen, men andre, som Aerostars Thunderhead Balloon Systems, har navigationsmuligheder.

5. Stratosfæriske polarhvirvler påvirker Jordens klima

Udtrykket "polar vortex" får mange kilometer i disse dage. Hvad du dog måske ikke er klar over, er, at den arktiske region er vidne til to forskellige slags polarhvirvler. Hele året rundt omkranser den hvirvlende troposfæriske polarhvirvel Arktis; dens kant findes normalt mellem breddegraderne 40 og 50 grader nord. At rejse fra vest til øst hjælper denne jetstrøm med at adskille kold luft og varme sydlige strømme.

Højere oppe er der den stratosfæriske polarhvirvel. Ligesom modstykket nedenfor, bevæger denne sig mod uret. Men stratosfærens hvirvel er sæsonbestemt, kollapser hvert forår og forvandles derefter om vinteren.

Vindene er stærkest, når der er stor temperaturkontrast mellem Arktis og regionerne på lavere breddegrader. Arktis varmer dog op i et hastigt tempo. Nogle videnskabsmænd hævder, at klimaændringer svækker den stratosfæriske polarhvirvel, hvilket tillader de ultrakolde vinde, som den normalt fanger, at drage sydpå. (Måske skruer den samme temperaturstigning også den troposfæriske jet op.)

Vi ville være eftergivende, hvis vi ikke anerkendte den sydlige halvkugles polarhvirvel. Beliggende over Antarktis er dette mere kraftfuldt end dets modstykke mod nord.

6. Bakterier overlever i stratosfæren

Det er ikke let at indsamle dem, men forskere har været kendt for at finde mikroorganismer på drift i stratosfæren. Forskere i en undersøgelse offentliggjort i august 2018 i tidsskriftet Frontiers in Microbiology designede og byggede en luftindfangende sonde, de installerede på et NASA-fly. Gadgetten opdagede bakterier, der susede rundt over den lokale tropopause i højder af 7 miles (12 kilometer).

UV-stråling og ekstreme temperaturer gør stratosfæren til et barsk sted for levende ting. For at overleve deroppe er nogle bakterier afhængige af solblokerende pigmenter og beskyttende ydre skaller. Hurtig DNA-reparation er endnu et livreddende trick.

Mikrober bruger stratosfæren som en atmosfærisk motorvej, når de kører på storme og vulkanudbrud. Her fører vindene dem hen over kontinenterne med store hastigheder, hvilket tillader mikroberne at sprede sig. Den kendsgerning, at livet kan tolerere vores stratosfære - selv i begrænsede perioder - kan have stor indflydelse på jagten på Mars-organismer.

Nu er det interessant

"Stratosfære" er et ord med galliske rødder. Navnet blev opfundet af videnskabsmanden Léon Teisserenc de Bortin i begyndelsen af ​​1900-tallet og betyder "lagkugle" på de Borts modersmål.