Поисковый запрос в Google по слову "стратосфера" приводит к одному из лидирующих результатов — отелю и казино в Лас-Вегасе. Но даже если вы никогда не посещали этот город, вы, вероятно, уже бывали в стратосфере.
Эту границу атмосферы Земли трудно избежать для тех, кто путешествует на воздушном транспорте.
Стратосфера граничит с тропосферой
Когда мы говорим о стратосфере, мы, фактически, говорим о верхних слоях атмосферы Земли. Основное количество метеорологических явлений на Земле происходит в тропосфере. Верхняя граница тропосферы меняется в зависимости от широты и времени года, и может располагаться в пределах 7-20 километров над поверхностью планеты.
Стратосфера отличается от тропосферы, так как в ней наблюдается обратная зависимость температуры от высоты. В тропосфере средняя температура уменьшается с ростом высоты, в то время как в стратосфере температура повышается с подъемом. Верхняя граница стратосферы находится на высоте 50 километров. После этой точки температурные изменения начинают обратное движение, и в мезосфере становится довольно холодно.
Озоновый слой преимущественно сосредоточен в стратосфере
Озоновый газ защищает нашу планету от избыточного ультрафиолетового излучения, идущего от Солнца. Озон, состоящий из атомов кислорода, как и солнцезащитные средства, поглощает ультрафиолетовый свет. Без этой важной службы вся экосистема могла бы быть угрожена. Озоновый слой находится в основном в стратосфере, и около 90% этого слоя сосредоточено именно здесь.
Это объясняет повышение температуры в стратосфере с увеличением высоты. Озон не только поглощает ультрафиолетовое излучение Солнца, но и абсорбирует инфракрасное излучение из тропосферы. Результатом является постепенное повышение температуры стратосферы по мере ее подъема.
Облака в стратосфере редкость
Большинство облаков находится в тропосфере. Чтобы образовать облака, такие как циррус, стратус или кумулонимбус, необходимы водяные капли и/или ледяные кристаллы. Однако в стратосфере условия для образования облаков далеко не идеальные. Здесь обычно слишком сухо для образования облаков.
Тем не менее, отсутствие облаков в стратосфере не всегда плохо. Эта атмосферная область предлагает ясное небо и отсутствие сильных турбулентностей, что делает ее привлекательной для коммерческих авиалиний. Фактически, большинство пассажирских самолетов достигают крейсерской высоты в нижней части стратосферы. Когда в стратосфере образуются облака, они иногда возникают в результате смешивания льда с вулканической пылью. Кроме того, в полярных регионах в зимнее время наблюдаются облака на уровне стратосферы.
Аэростаты на большой высоте летают в стратосфере
То же самое, что делает стратосферу привлекательной для коммерческих авиалиний, делает ее идеальной для других летающих объектов, таких как аэростаты для метеорологических исследований и аэростаты для высоколетящих шпионских задач. Компания Near Space Labs, например, разрабатывает технологию, способную летать в недра стратосферы для сбора данных в области страхования, охраны окружающей среды, реагирования на бедствия, борьбы с городским расширением и многих других задач. Ее аэростат Swifty — автономный высоколетящий шар, способный летать в стратосфере на высоте от 18 288 до 25 908 метров и снимать изображения площадью от 386 до 1 000 квадратных километров.
Аэрокосмическая и оборонительная компания Aerostar предлагает несколько различных беспилотных дирижаблей, способных летать в стратосфере. Некоторые из этих высоколетящих аэростатов просто перемещаются с потоком воздуха, но другие, такие как системы Thunderhead Balloon от Aerostar, имеют навигационные возможности.
Стратосферные полярные вихри влияют на климат Земли
Термин "полярный вихрь" сегодня употребляется довольно часто. Однако вы, возможно, не знаете, что Арктика имеет два различных типа полярных вихрей. Круглый год в тропосфере Арктики образует круговой полярный вихрь, края которого обычно находятся между 40 и 50 градусами северной широты. Этот струйный поток перемещается с запада на восток и разделяет холодные воздушные массы севера и теплые южные течения.
Выше, в стратосфере, существует собственный полярный вихрь, который также вращается против часовой стрелки. Однако этот вихрь стратосферы сезонный, он разрушается каждой весной и вновь формируется зимой.
Самые сильные ветры наблюдаются тогда, когда существует большая разница в температуре между Арктикой и регионами с более низкими широтами. Тем не менее, Арктика быстро нагревается. Некоторые ученые считают, что изменение климата ослабляет стратосферный полярный вихрь, что позволяет холодным ветрам, которые обычно удерживаются им, двигаться на юг. (Возможно, те же изменения в температуре воздушных масс воздействуют на тропосферический струйный поток.)
Мы также не должны забывать о полярном вихре в Южном полушарии, расположенном над Антарктидой, который является более мощным, чем его аналог на севере.
Бактерии выживают в стратосфере
Собирать бактерии в стратосфере не так просто, но ученые иногда находят микроорганизмы в этой атмосфере. Исследователи в исследовании, опубликованном в августе 2018 года в журнале Frontiers in Microbiology, разработали и установили на самолете NASA устройство для сбора воздуха, которое обнаружило бактерии на высотах 12 километров над уровнем моря.
Ультрафиолетовое излучение и экстремальные температуры делают стратосферу весьма враждебным местом для живых организмов. Для выживания некоторые бактерии зависят от пигментов, способных блокировать солнечный свет, и защитных внешних оболочек. Быстрое восстановление ДНК — еще один способ выживания.
Микроорганизмы используют ветры, перенося их через континенты со сказочной скоростью. Факт того, что жизнь способна выживать в нашей стратосфере, даже если на ограниченное время, может оказать глубокое влияние на поиски марсианских организмов.
