Mezosfera (warstwa atmosfery)

Pionowy podział atmosfery ziemskiej z zachowaną skalą wysokości

Mezosfera – warstwa atmosfery planety, w której temperatura maleje z wysokością, a która nie przylega do powierzchni. Jest położona nad stratosferą, od której dzieli ją stratopauza, a pod termosferą, od której oddziela ją mezopauza. Jeśli planeta nie ma stratosfery, mezosfera może sąsiadować z troposferą (przez tropopauzę), w której wszakże gradient temperatury jest inny.

Mezosfera ziemska

Polarne chmury mezosferyczne nad Azją widoczne z Międzynarodowej Stacji Kosmicznej

Ziemska mezosfera znajduje się na wysokości od 45–50 km do 85–90 km, między stratosferą a termosferą[1]. Temperatura powietrza maleje w niej o 2,3 °C/km od ok. 0 °C, osiągając na górnej granicy −80, −90 °C, a nawet niższe wartości[2]. Ilość głównych składników powietrza: tlenu i azotu, a także dwutlenku węgla w mezosferze jest niemal identyczna jak w niżej leżących warstwach atmosfery ziemskiej. Najważniejszą różnicą pomiędzy mezosferą a niższymi warstwami jest bardzo mała gęstość powietrza, znikoma zawartość pary wodnej i obecność ozonu[3]. W górnej części mezosfery można czasami w nocy zaobserwować tzw. obłoki srebrzyste, znane też jako polarne chmury mezosferyczne; są to najwyższe chmury w atmosferze Ziemi. Ciśnienie osiąga tu wartość poniżej 1 hPa[1][4]. Fale w atmosferze mogą przenosić ciepło z niższych warstw[4]. Występują w niej turbulencje, prędkości wiatrów są bardzo zmienne: od 15 do 100 m/s[2]. Do zjawisk występujących w mezosferze należą tzw. sprite („duszki”) i „elfy”, rodzaje wyładowań atmosferycznych do jonosfery występujące wysoko ponad chmurami burzowymi. Większość meteorów spala się w tym obszarze atmosfery, wzbogacając go w atomy żelaza i innych metali[4].

Mezosfera jest trudnym obszarem badań, jako że nie docierają do niej balony ani samoloty, a sztuczne satelity krążą powyżej mezopauzy, aby uniknąć oporów powietrza. Do badania tego obszaru atmosfery wykorzystuje się rakiety sondażowe, które mogą dokonać jedynie krótkich pomiarów[4].

Mezosfery innych planet

Wysokie warstwy atmosfery Tytana z błękitną warstwą aerozoli w mezosferze

Wszystkie ciała planetarne w Układzie Słonecznym o dostatecznie gęstej atmosferze mają warstwę określaną mianem mezosfery. Temperatura w atmosferze Wenus w obszarze od 65 do 100 km nad powierzchnią maleje prawie monotonicznie z wysokością i cały ten obszar określa się mianem mezosfery. Nie występuje pod nią stratosfera. Dobowe (tj. w trakcie jednego obrotu planety) wahania temperatury są nieznaczne[5]. W mezosferze Marsa na wysokościach 70–100 km nad powierzchnią zaobserwowano chmury z suchego lodu (CO2)[6]. Tytan, największy księżyc Saturna, ma gęstą atmosferę z mezosferą, w której na wysokości 520 km nad powierzchnią występuje warstwa aerozoli. Jest ona oddzielona od niższych warstw mgły w atmosferze Tytana[7]. Planety–olbrzymy mają mezosfery, których temperatury mają jednolity zakres wartości (około 140–150 K) pomimo różnej odległości od Słońca. Zapewne wiąże się to z identycznym mechanizmem utraty ciepła, przez emisję w zakresie linii widmowych etanu i acetylenu[8].

Przypisy

  1. a b atmosphere - Stratosphere and mesosphere, [w:] Encyclopædia Britannica [online] [dostęp 2017-02-06] (ang.).
  2. a b Skład i budowa atmosfery. Instytut Meteorologii i Gospodarki Wodnej. [dostęp 2017-02-06].
  3. mesosphere, [w:] Encyclopædia Britannica [online] [dostęp 2017-02-06] (ang.).
  4. a b c d Stratosphere - overview. [w:] Center for Science Education [on-line]. University Center for Atmospheric Research, 2011. [dostęp 2017-02-06]. (ang.).
  5. Chamberlain i Hunten 1990 ↓, s. 38.
  6. Francisco González-Galindo, et al.. The Martian mesosphere as revealed by CO 2 cloud observations and general circulation modeling. „Icarus”. s. 10–22. DOI: 10.1016/j.icarus.2011.08.006. Bibcode2011Icar..216...10G. (ang.). 
  7. Panayotis Lavvas, Roger V. Yelle, Véronique Vuitton. The detached haze layer in Titan's mesosphere. „Icarus”. 201 (2). s. 626–633. DOI: 10.1016/j.icarus.2009.01.004. (ang.). 
  8. Chamberlain i Hunten 1990 ↓, s. 52–56.

Bibliografia

  • Joseph W. Chamberlain, Donald M. Hunten: Theory of planetary atmospheres: an introduction to their physics and chemistry. Wyd. 2. Academic Press, 1990, seria: International Geophysics Series. ISBN 0-12-167252-2.


Media użyte na tej stronie

Top of Atmosphere.jpg
Zdjęcie górnych warstw atmosfery ziemskiej z widocznym przejściem w przestrzeń kosmiczną.
Atmosfera ziemska.svg
Autor: Image: Kelvinsong, translation by Szczureq, Licencja: CC BY-SA 3.0
Struktura atmosfery ziemskiej. Warstwy atmosfery ukazane są w skali, natomiast obiekty wewnątrz nich nie.
ISS 17 - Noctilucent clouds over Asia.jpg
Noctilucent clouds photographed by the crew of the ISS.
  • Polar Mesospheric Clouds (also known as noctilucent clouds) are transient, upper atmospheric phenomena observed usually in the summer months at high latitudes (greater than 50 degrees) of both the Northern and Southern Hemispheres. They are bright and cloudlike in appearance while in deep twilight. They are illuminated by sunlight when the lower layers of the atmosphere are in the darkness of the Earth's shadow. This image was acquired at an altitude of just over 320 km (200 miles) in the pre-dawn hours of 22 July 2008 as the International Space Station was passing over western Mongolia in central Asia. The dark horizon of the Earth appears below with some layers of the lower atmosphere already illuminated. The higher, bluish-colored clouds look much like wispy cirrus clouds which can be found in the troposphere as high as 18 km (60,000 feet).
  • However noctilucent clouds, as seen here, are observed in the mesosphere at altitudes of 75 to 85 km (250,000 to 280,000 feet). Astronaut observations of Polar Mesospheric Clouds (PMC) over northern Asia in June and July are not uncommon. The Expedition 17 crew of the International Space Station acquired this image, and more, in support of research for the International Polar Year. Some researchers link increased observations of PMC to changes in global climate; PMC have been the subject of extensive observation and research from space by the Swedish satellite Odin launched in 2001 and more recently by NASA's Aeronomy of Ice in the Mesosphere (AIM) satellite system beginning in 2007.