Что такое стратосфера 6 класс география кратко
Обновлено: 05.07.2024
В стратосфера Это один из слоев атмосферы Земли, расположенный между тропосферой и мезосферой. Высота нижней границы стратосферы варьируется, но для средних широт планеты ее можно принять равной 10 км. Его верхняя граница - 50 км над поверхностью Земли.
Атмосфера Земли - это газовая оболочка, окружающая планету. По химическому составу и изменению температуры он делится на 5 слоев: тропосфера, стратосфера, мезосфера, термосфера и экзосфера.
Тропосфера простирается от поверхности Земли на высоту до 10 км. Следующий слой, стратосфера, находится на высоте от 10 до 50 км над земной поверхностью.
Высота мезосферы колеблется от 50 до 80 км. Термосфера от 80 до 500 км, и, наконец, экзосфера простирается от 500 до 10 000 км в высоту, что является пределом межпланетного пространства.
Характеристики стратосферы
Место расположения
Стратосфера расположена между тропосферой и мезосферой. Нижняя граница этого слоя зависит от широты или расстояния до экваториальной линии Земли.
На полюсах планеты стратосфера начинается на высоте от 6 до 10 км над поверхностью Земли. На экваторе он начинается на высоте от 16 до 20 км. Верхний предел - 50 км над поверхностью Земли.
Состав
Стратосфера имеет свою собственную слоистую структуру, которая определяется температурой: холодные слои находятся внизу, а горячие - вверху.
Кроме того, в стратосфере есть слой с высокой концентрацией озона, называемый озоновым слоем или озоносферой, который находится на высоте от 30 до 60 км над поверхностью земли.
Химический состав
Самым важным химическим соединением в стратосфере является озон. От 85 до 90% всего озона, присутствующего в атмосфере Земли, находится в стратосфере.
Озон образуется в стратосфере в результате фотохимической реакции (химической реакции, в которую вмешивается свет), которой подвергается кислород. Большая часть газов в стратосферу поступает из тропосферы.
В стратосфере содержится озон (O3), азот (N2), кислород (O2), оксиды азота, азотная кислота (HNO3), серная кислота (H2ЮЗ4), силикаты и галогенированные соединения, такие как хлорфторуглероды. Некоторые из этих веществ появляются в результате извержений вулканов. Концентрация водяного пара (H2Или в газообразном состоянии) в стратосфере он очень низкий.
В стратосфере вертикальное перемешивание газа происходит очень медленно и практически отсутствует из-за отсутствия турбулентности. По этой причине химические соединения и другие материалы, попадающие в этот слой, остаются в нем надолго.
Температура
Температура в стратосфере имеет обратное поведение по сравнению с температурой тропосферы. В этом слое температура увеличивается с высотой.
Это повышение температуры связано с возникновением химических реакций с выделением тепла, где озон (O3). В стратосфере содержится значительное количество озона, который поглощает высокоэнергетическое ультрафиолетовое излучение Солнца.
Стратосфера представляет собой стабильный слой без турбулентности для смешивания газов. Воздух в нижней части холодный и плотный, а в верхней - теплый и легкий.
Образование озона
В стратосфере молекулярный кислород (O2) диссоциирует под действием ультрафиолетового (УФ) излучения Солнца:
ИЛИ2 + УФ-СВЕТ → O + O
Атомы кислорода (O) обладают высокой реакционной способностью и реагируют с молекулами кислорода (O2) с образованием озона (O3):
При этом выделяется тепло (экзотермическая реакция). Эта химическая реакция является источником тепла в стратосфере и вызывает его высокие температуры в верхних слоях.
Характеристики
Стратосфера выполняет защитную функцию для всех форм жизни, существующих на планете Земля.Озоновый слой предотвращает попадание высокоэнергетического ультрафиолетового (УФ) излучения на поверхность земли.
Озон поглощает ультрафиолетовый свет и разлагается на атомарный кислород (O) и молекулярный кислород (O2), о чем свидетельствует следующая химическая реакция:
В стратосфере процессы образования и разрушения озона находятся в равновесии, которое поддерживает его постоянную концентрацию.
Таким образом, озоновый слой работает как защитный экран от ультрафиолетового излучения, которое является причиной генетических мутаций, рака кожи, разрушения сельскохозяйственных культур и растений в целом.
Разрушение озонового слоя
CFC соединения
С 1970-х годов исследователи выражают серьезную обеспокоенность по поводу разрушительного воздействия хлорфторуглеродов (ХФУ) на озоновый слой.
В 1930 году было введено использование хлорфторуглеродных соединений, получивших коммерческое название фреонов. Среди них CFCl3 (фреон 11), CF2Cl2 (фреон 12), C2F3Cl3 (Фреон 113) и C2F4Cl2 (фреон 114). Эти соединения легко прессуются, относительно инертны и негорючие.
Их начали использовать в качестве хладагентов в кондиционерах и холодильниках, заменив аммиак (NH3) и диоксид серы (SO2) жидкий (высокотоксичный).
Впоследствии ХФУ в больших количествах использовались при производстве одноразовых пластиковых изделий, в качестве пропеллентов для коммерческих продуктов в виде аэрозолей в баллончиках и в качестве чистящих растворителей для карт электронных устройств.
Широкое использование в больших количествах ХФУ создало серьезную экологическую проблему, поскольку те, которые используются в промышленности и при использовании хладагентов, выбрасываются в атмосферу.
В атмосфере эти соединения медленно диффундируют в стратосферу; в этом слое они разлагаются под действием УФ-излучения:
Атомы хлора очень легко реагируют с озоном и разрушают его:
Один атом хлора может разрушить более 100 000 молекул озона.
Оксиды азота
Оксиды азота NO и NO2 Они реагируют, разрушая озон. Присутствие этих оксидов азота в стратосфере происходит из-за газов, выбрасываемых двигателями сверхзвуковых самолетов, выбросов в результате деятельности человека на Земле и вулканической активности.
Истончение и дыры в озоновом слое
В 1980-х годах было обнаружено, что в озоновом слое над районом Южного полюса образовалась дыра. В этой области количество озона сократилось вдвое.
Также было обнаружено, что над Северным полюсом и по всей стратосфере защитный озоновый слой истончился, то есть уменьшился его ширина, потому что количество озона значительно уменьшилось.
Потеря озона в стратосфере имеет серьезные последствия для жизни на планете, и несколько стран признали необходимость и неотложность радикального сокращения или полного отказа от использования ХФУ.
Международные соглашения об ограничении использования ХФУ
В 1978 году многие страны запретили использование ХФУ в качестве пропеллентов в коммерческих аэрозольных продуктах. В 1987 году подавляющее большинство промышленно развитых стран подписали так называемый Монреальский протокол, международное соглашение, в котором были поставлены цели постепенного сокращения производства ХФУ и его полной ликвидации к 2000 году.
Некоторые страны не соблюдают Монреальский протокол, потому что это сокращение и устранение ХФУ повлияет на их экономику, поставив экономические интересы выше сохранения жизни на планете Земля.
Почему в стратосфере не летают самолеты?
Во время полета самолета действуют 4 основные силы: подъемная сила, вес самолета, сопротивление и тяга.
Подъем - это сила, которая поддерживает самолет и толкает его вверх; чем выше плотность воздуха, тем больше подъем. С другой стороны, вес - это сила, с которой гравитация Земли притягивает самолет к центру Земли.
Сопротивление - это сила, которая замедляет или препятствует движению самолета вперед. Эта сила сопротивления действует в направлении, противоположном траектории самолета.
Тяга - это сила, которая перемещает самолет вперед. Как видим, тяга и подъемная сила благоприятствуют полету; вес и сопротивление препятствуют полету самолета.
Самолет, которыйони летают в тропосфере
Коммерческие и гражданские самолеты на короткие дистанции летают примерно на 10 000 метров над уровнем моря, то есть у верхней границы тропосферы.
Все самолеты требуют герметизации кабины, которая заключается в нагнетании сжатого воздуха в кабину самолета.
Почему требуется герметизация кабины?
По мере того, как самолет набирает высоту, внешнее атмосферное давление уменьшается, а также уменьшается содержание кислорода.
Если бы в салон не подавался сжатый воздух, пассажиры страдали бы от гипоксии (или горной болезни) с такими симптомами, как усталость, головокружение, головная боль и потеря сознания из-за недостатка кислорода.
Если произошел сбой в подаче сжатого воздуха в кабину или произошла декомпрессия, возникнет аварийная ситуация, когда самолет должен немедленно снизиться, и все его пассажиры должны будут использовать кислородные маски.
Полеты в стратосфере, сверхзвуковые самолеты
На высотах более 10 000 метров в стратосфере плотность газового слоя ниже, и поэтому подъемная сила, способствующая полету, также ниже.
С другой стороны, на таких больших высотах содержание кислорода (O2) в воздухе меньше, и это требуется как для сгорания дизельного топлива, обеспечивающего работу авиационного двигателя, так и для эффективного наддува в салоне.
На высоте более 10 000 метров над поверхностью земли самолет должен двигаться на очень высокой скорости, называемой сверхзвуковой, достигая на уровне моря более 1225 км / час.
Недостатки сверхзвуковых самолетов, разработанных на сегодняшний день
Сверхзвуковые полеты производят так называемые звуковые удары, которые представляют собой очень громкие звуки, похожие на гром. Эти шумы негативно влияют на животных и людей.
Кроме того, этим сверхзвуковым самолетам необходимо использовать больше топлива и, следовательно, производить больше загрязняющих веществ в воздухе, чем самолетам, которые летают на меньшей высоте.
Для изготовления сверхзвуковых самолетов требуются гораздо более мощные двигатели и дорогие специальные материалы. Коммерческие полеты были настолько дорогостоящими, что их выполнение было нерентабельным.
Стратосфера — второй слой от поверхности Земли. Он простирается до высоты \(50\)–\(55\) км. Воздух здесь разрежён (\(20\) % массы атмосферы), им невозможно дышать. В стратосфере температура воздуха с подъёмом повышается и на верхней границе почти достигает \(0\) °С. На высоте \(20\)–\(25\) км располагается озоновый слой . Этот слой служит своеобразным экраном, который защищает всё живое на Земле от губительных ультрафиолетовых лучей. Но под действием продуктов сгорания топлива и фреонов озон разрушается, появляются озоновые дыры (например над Антарктидой).
Выше \(50\)–\(55\) км располагаются верхние слои атмосферы — мезосфера , термосфера и экзосфера . Плотность воздуха в этих слоях ничтожно мала. Здесь происходят удивительные явления природы: полярные сияния (свечение разрежённых газов) и метеоры (вспышки при сгорании в атмосфере метеорных тел). В экзосфере происходит ускользание в космическое пространство водорода, кислорода и гелия.
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 до 0,8 °С (верхний слой стратосферы или область инверсии). Достигнув на высоте около 40 км значения около 273 К (почти 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 в н.у.
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 [1] ). На высоте 200—500 км в ионосфере происходит также ионизация газов, на высоте 320 км концентрация заряженных 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.
Полёты в стратосфере
Полёты в стратосферу начались в 1930-годах. Широко известен полёт на первом стратостате (FNRS-1), который совершили Огюст Пикар и Пауль Кипфер 27 мая 1931 г. на высоту 16,2 км. Современные боевые и сверхзвуковые коммерческие самолёты летают в стратосфере на высотах в основном до 20 км (хотя динамический потолок может быть значительно выше). Высотные метеозонды поднимаются до 40 км; рекорд для беспилотного аэростата составляет 51,8 км.
Стратосфера Земли - это довольно интересный атмосферный слой. Помимо того, что он содержит 20% запасов воздуха, ещё внутри него находится озоносфера, защищающая нашу планету от опасного излучения Солнца. Живые организмы обитают ниже озонового слоя, а вот выше его живности нет. Вот и получается, что часть стратосферы обитаема, а другая часть - нет.
Строение стратосферы
Толщина этого атмосферного слоя составляет чуть менее четырёх десятков километров. Начинается он на высоте 11-18 км (зависит от того, на какой высоте заканчивается нижележащая тропопауза), а верхняя граница стратосферы расположена на высоте 50 км. Но объяснять постоянно это слишком долго, поэтому говорят, что стратосфера находится на высоте 11-50 км.
Свойства стратосферы
Из-за изменения состава воздуха и его характеристик по мере увеличения высоты, атмосферный слой разделён на две части - нижнюю и верхнюю. Их так и называют: нижний слой стратосферы (11-25 км) и верхний слой (25-50 км, его ещё именуют областью инверсии). Происходит так, потому что наибольшая концентрация озона находится как раз на высоте 25 км, но вообще говоря, озоновый слой простирается от 15 до 60 километров.
Температура воздуха в нижнем слое остаётся практически неизменной (около -56 °C), а вот верхний слой характерен резким потеплением. Уже к отметке 40 км над уровнем моря температура воздуха поднимается до 0 °C, но выше не растёт. Остаётся она таковой до самой границы атмосферного слоя. И даже стратопауза, которая расположена над стратосферой, также имеет нулевую температуру.
Интересно
Большинство современных самолётов летают на высоте около 20 километров, поскольку там наиболее подходящие и стабильные условия для полётов. Хотя предполагается, что с развитием авиации самолёты смогут подниматься на высоту до 30 км и находиться там продолжительное время. Только зачем? А вот желание поднять как можно выше в воздух метеозонды вполне понятно, ведь это необходимо для сбора метеоданных. Сейчас они летают на высоте 40 км, но иногда беспилотники поднимаются и до полусотни километров.
Из-за воздействия ультрафиолетового излучения на озоносферу, происходит множество химических и физических процессов. Их мы можем наблюдать в виде различных свечений атмосферы.
Тропосфера
Тропосфера является самым нижним слоем атмосферы и простирается от поверхности до высоты 15-18 км. Содержит Тропосфера около 80% всех запасов воздуха.
Мезосфера
Довольно интересный атмосферный слой, в котором можно наблюдать "падающие звёзды", на деле являющиеся сгорающими в атмосфере астероидами и метеороидами.
Стратосфера — это один из верхних слоев воздушной оболочки нашей планеты. Она начинается на высоте примерно 11 км над землей. Здесь уже не летают самолеты пассажирской авиации и крайне редко образуются облака. В стратосфере располагается озоновый слой Земли - тонкая оболочка, защищающая планету от проникновения губительного ультрафиолета.
Воздушная оболочка планеты
Атмосфера представляет собой газовую оболочку Земли, прилегающую внутренней поверхностью к гидросфере и земной коре. Внешняя граница ее постепенно переходит в космическое пространство. Состав атмосферы включает газы: азот, кислород, аргон, углекислый газ и так далее, — а также примеси в виде пыли, капель воды, кристаллов льда, продуктов горения. Соотношение основных элементов воздушной оболочки сохраняется постоянным. Исключение составляют углекислый газ и вода — их количество в атмосфере нередко меняется.
Слои газовой оболочки
Атмосферу подразделяют на несколько слоев, располагающихся друг над другом и имеющих особенности в составе:
пограничный слой — непосредственно прилегает к поверхности планеты, простирается до высоты в 1-2 км;
тропосфера — второй слой, внешняя граница в среднем располагается на высоте 11 км, здесь сконцентрирован практически весь водяной пар атмосферы, образуются облака, возникают циклоны и антициклоны, по мере увеличения высоты подает температура;
тропопауза — переходный слой, характеризующийся прекращением снижения температуры;
стратосфера — это слой, простирающийся до высоты 50 км и делящийся на три зоны: с 11 до 25 км температура меняется незначительно, с 25 до 40 — температура повышается, с 40 до 50 — температура остается постоянной (стратопауза);
мезосфера простирается на высоту до 80-90 км;
термосфера достигает отметки 700-800 км над уровнем моря, здесь на высоте 100 км располагается линия Кармана, которую принимают за границу между атмосферой Земли и космосом;
экзосфера также называется зоной рассеяния, здесь сильно разреженный газ теряет частицы вещества, и они улетают в космос.
Изменения температуры в стратосфере
Итак, стратосфера — это часть газовой оболочки планеты, следующая за тропосферой. Здесь температура воздуха, постоянная на протяжении тропопаузы, начинает изменяться. Высота стратосферы составляет примерно 40 км. Нижняя граница — 11 км над уровнем моря. Начиная с этой отметки, температура претерпевает небольшие изменения. На высоте 25 км показатель нагрева начинает медленно расти. К отметке 40 км над уровнем моря температура повышается от -56,5º до +0,8ºС. Далее она остается близкой к нулю градусов вплоть до высоты 50-55 км. Зона между 40 и 55 километрами называется стратопаузой, поскольку температура здесь не меняется. Она является переходной зоной от стратосферы к мезосфере.
Особенности стратосферы
Стратосфера Земли содержит около 20% массы всей атмосферы. Воздух здесь настолько разрежен, что пребывание человека без специального скафандра невозможно. Этот факт — одна из причин, по которой полеты в стратосферу стали осуществляться лишь сравнительно недавно.
Озоновый слой Земли
Главная отличительная черта стратосферы — это максимальная во всей атмосфере концентрация озона. Он формируется под действием солнечных лучей и защищает все живое на планете от их губительного излучения. Озоновый слой Земли располагается на высоте 20-25 км над уровнем моря. Молекулы О3 распределены во всей стратосфере и даже есть у поверхности планеты, однако на этом уровне наблюдается их наибольшая концентрация.
Опасный защитник
Молекулы озона поглощают ультрафиолетовое излучение с длиной волны короче 0,1–0,2 мкм. В этом заключается его защитная роль. Тонкий слой голубоватого газа предотвращает попадание на Землю солнечной радиации, губительной для живых организмов.
С потоком ветра озон попадает близко к поверхности планеты. Образуется он и на Земле во время грозы, работы копировальной техники или рентгена. Интересно, что большая концентрация озона губительна для человека. Он образуется под действие солнечных лучей в сильно загазованных областях. Прибывание в условиях так называемого озонового смога опасно для жизни. Голубоватый газ способен разрушить легкие. Сказывается его присутствие и на растениях — они перестают нормально развиваться.
Разрушение озонового слоя
Проблема озоновых дыр начала активно обсуждаться в научном сообществе примерно с 70-х годов прошлого века. Сейчас известно, что к разрушению защитного экрана приводит загрязнение атмосферы, промышленное использование фреонов и некоторых других соединений, уничтожение лесов, запуск космических ракет и высотная авиация. Международное сообщество приняло ряд соглашений, предполагающих сокращение производства вредных веществ. В первую очередь речь идет о фреонах, использующихся при создании аэрозолей, холодильных установок, огнетушителей, одноразовой посуды и так далее.
При этом есть данные, позволяющие предполагать, что образование озоновых дыр происходит в силу естественных причин. Вредные вещества попадают в атмосферу в результате извержений вулканов и землетрясений, из разломов в океанической коре. Сегодня вопрос о главной роли человека в деле разрушения озонового слоя для ряда ученых остается спорным.
Полеты в стратосфере
Освоение стратосферы началось в 30-х годах прошлого столетия. Сегодня до высоты 20 км поднимаются боевые и сверхзвуковые коммерческие самолеты. Отметки в 40 км над уровнем моря достигают метеозонды. Рекордная высота, которой достиг беспилотный аэростат — 51,8 км.
Постепенно осваивают эту часть воздушной оболочки и любители экстремального спорта. В 2012 году австрийский парашютист Феликс Баумгартнер совершил прыжок со стратосферы с высоты почти 39 км. Преодолев во время полета звуковой барьер, он благополучно приземлился. Рекорд Баумгартнера побил вице-президент компании Google Алан Юстас. За 15 минут он пролетел, также достигнув скорости звука, 40 км.
Таким образом, сегодня стратосфера — это более изведанный слой атмосферы, нежели в начале прошлого века. Однако по-прежнему не очень понятным остается будущее озонового слоя, без которого не возникла бы жизнь на Земле. Пока страны сокращают производство фреона, одни ученые говорят, что это не принесет особой пользы, по крайней мере, такими темпами, а другие, что это и вовсе не нужно, поскольку основная часть вредных веществ образуется естественным путем. Кто прав — рассудит время.
Читайте также: