Мезосфера
Мезосфера ; ( / ˈ m ɛ s ə s f ɪər , ˈ m ɛ z - , miː s / ə - , - z ə - ˈ [1] от древнегреческого μέσος ( mésos ) «средний» и — сфера ) — третий слой атмосферы , непосредственно над стратосферой и непосредственно под термосферой . В мезосфере температура снижается с высоты увеличением . Эта характеристика используется для определения пределов: она начинается в верхней части стратосферы (иногда называемой стратопаузой ) и заканчивается в мезопаузе , которая является самой холодной частью земной атмосферы , с температурой ниже -143 °C (-225 °F). ; 130 К). Точные верхняя и нижняя границы мезосферы меняются в зависимости от широты и сезона (выше зимой и в тропиках, ниже летом и на полюсах), но нижняя граница обычно располагается на высотах от 47 до 51 км (от 29 до 32 мили; от 154 000 до 167 000 футов) над уровнем моря , а верхняя граница (мезопауза) обычно составляет от 85 до 100 км (от 53 до 62 миль; от 279 000 до 328 000 футов). [2] [3] [4] [5]
Стратосферу и мезосферу иногда вместе называют «средней атмосферой». [6] который охватывает высоты примерно от 12 до 80 км (от 7,5 до 49,7 миль) над поверхностью Земли. Мезопауза термосферы на высоте 80–90 км (50–56 миль) отделяет мезосферу от — второго внешнего слоя атмосферы Земли. На Земле мезопауза почти совпадает с турбопаузой , ниже которой различные химические соединения хорошо перемешиваются за счет турбулентных вихрей . Выше этого уровня атмосфера становится неоднородной, поскольку масштабные высоты различных химических веществ различаются в зависимости от их молекулярных масс .
Термин «ближний космос» также иногда используется для обозначения высот внутри мезосферы. Этот термин не имеет технического определения, но обычно относится к области примерно между пределом Армстронга (около 62 000 футов или 19 км, выше которого людям требуется скафандр, чтобы выжить) и линией Кармана (где астродинамика должна взять верх над линией Кармана). от аэродинамики , чтобы добиться полета); или, по другому определению, в пространство между самой большой высотой полета коммерческих авиалайнеров (около 40 000 футов (12,2 км)) и самой низкой перигеем спутников , способных вращаться вокруг Земли (около 45 миль (73 км)). В некоторых источниках различаются термины «ближний космос» и «верхняя атмосфера», так что только слои, ближайшие к линии Кармана, описываются как «ближний космос».
Температура
[ редактировать ]Внутри мезосферы температура снижается с увеличением высоты . Это результат уменьшения поглощения солнечного излучения разреженной атмосферой, в которой относительная концентрация озона уменьшается с увеличением высоты (озон является основным поглотителем длин волн УФ-излучения, которые пережили поглощение термосферой). [7] Кроме того, это также является результатом увеличения охлаждения за счет CO 2 радиационного выброса . Верхняя часть мезосферы, называемая мезопаузой , является самой холодной частью атмосферы Земли. [8] Температура в верхней мезосфере падает примерно до -100 ° C (173 K; -148 ° F). [9] варьируется в зависимости от широты и сезона .
Динамические функции
[ редактировать ]
Основными важнейшими особенностями этого региона являются сильные зональные (восточно-западные) ветры, атмосферные приливы , внутренние атмосферные гравитационные волны (обычно называемые « гравитационными волнами ») и планетарные волны . Большинство этих приливов и волн начинаются в тропосфере и нижней стратосфере и распространяются в мезосферу. В мезосфере амплитуды гравитационных волн могут стать настолько большими, что волны становятся неустойчивыми и рассеиваются. Это рассеивание передает импульс в мезосферу и в значительной степени стимулирует глобальную циркуляцию.
Серебристые облака расположены в мезосфере. Верхняя мезосфера также является областью ионосферы, известной как слой D , который присутствует только в течение дня, когда некоторая ионизация происходит , когда оксид азота ионизируется серии Лаймана альфа-излучением водорода . Ионизация настолько слаба, что когда наступает ночь и источник ионизации удаляется, свободный электрон и ион снова образуют нейтральную молекулу.
глубиной 5 км (3,1 мили; 16 000 футов) Слой натрия расположен между 80–105 км (50–65 миль; 262 000–344 000 футов). Слой натрия, состоящий из несвязанных, неионизированных атомов натрия, слабо излучает, способствуя свечению воздуха . Натрий имеет среднюю концентрацию 400 000 атомов на кубический сантиметр. Эта полоса регулярно пополняется за счет натрия, сублимирующегося из прибывающих метеоров. Астрономы начали использовать этот натриевый диапазон для создания «опорных звезд» в рамках процесса адаптивной оптической коррекции, используемого для получения сверхточных наземных наблюдений. [10] Другие металлические слои, например железо и калий, также существуют в области верхней мезосферы/нижней термосферы.
Начиная с октября 2018 г. [11] особый тип полярных сияний был идентифицирован , берущий свое начало в мезосфере. Зеленые волнистые огни, часто называемые «дюнами» из-за их сходства с песчаной рябью на пляже, тянутся к экватору. Было установлено, что они возникли на высоте около 96 км (60 миль; 315 000 футов) над поверхностью. Поскольку полярные сияния вызываются сверхвысокоскоростными солнечными частицами, взаимодействующими с молекулами атмосферы, зеленый цвет этих дюн предварительно объясняется взаимодействием этих солнечных частиц с молекулами кислорода. Таким образом, дюны возникают там, где мезосферный кислород более сконцентрирован. [12]
миллионы метеоров , в среднем 40 000 тонн в год. В атмосферу Земли попадают [13] Считается, что удаленный материал, называемый метеорным дымом, служит ядрами конденсации серебристых облаков .
Разведка
[ редактировать ]Мезосфера находится выше рекордов высоты для самолетов , [14] доступны только несколько нижних километров в то время как для воздушных шаров , для которых рекорд высоты составляет 53,0 километра (32,9 мили). [15] Между тем, мезосфера находится ниже минимальной высоты для орбитальных космических кораблей из-за высокого сопротивления атмосферы. [16] [17] [18] Доступ к нему удалось получить только с помощью зондирующих ракет , которые способны проводить измерения мезосферы только в течение нескольких минут за миссию. [19] В результате это наименее понятная часть атмосферы, в результате чего появилось юмористическое прозвище игноросфера . [20] [21] Присутствие красных спрайтов и синих струй (электрических разрядов или молний в нижней мезосфере), серебристых облаков и сдвигов плотности внутри этого плохо изученного слоя представляет текущий научный интерес.
1 февраля 2003 года космический корабль «Колумбия» разбился при входе в атмосферу на высоте около 62 км (39 миль) в нижней мезосфере, в результате чего погибли все семь членов экипажа.
Явления в мезосфере и ближнем космосе
[ редактировать ]
- Свечение воздуха
- Атмосферные приливы
- ионосфера
- Метеоры
- Серебристые облака
- Полярное сияние
- Спрайт (молния)
- Молния в верхних слоях атмосферы (переходное световое событие)
См. также
[ редактировать ]Ссылки
[ редактировать ]- ^ «мезосфера» . Dictionary.com Полный (онлайн). nd
- ^ «Средняя атмосфера» . www.antarctica.gov.au . Проверено 17 июня 2018 г.
- ^ Венкат Ратнам, М.; Патра, АК; Кришна Мурти, BV (25 марта 2010 г.). «Тропическая мезопауза: всегда ли она близка к 100 км?» . Журнал геофизических исследований . 115 (Д6): D06106. Бибкод : 2010JGRD..115.6106V . дои : 10.1029/2009jd012531 . ISSN 0148-0227 .
- ^ «Мезосфера – обзор» . scied.ucar.edu . UCAR Центр научного образования . Проверено 17 июня 2018 г.
- ^ фон Зан, У.; Хеффнер, Дж.; Эска, В.; Альперс, М. (1 ноября 1996 г.). «Высота мезопаузы: только два различных уровня во всем мире?». Письма о геофизических исследованиях . 23 (22): 3231–34. Бибкод : 1996GeoRL..23.3231V . дои : 10.1029/96gl03041 . ISSN 0094-8276 .
- ^ «Метеорология средней атмосферы» . atmos.washington.edu . Университет Вашингтона . Проверено 19 декабря 2018 г.
- ^ Фотохимия озона
- ^ ИЮПАК , Сборник химической терминологии , 2-е изд. («Золотая книга») (1997). Интернет-исправленная версия: (2006–) « Мезосфера ». дои : 10.1351/goldbook.M03855
- ^ Мезосфера (Архив Wayback Machine) , Информация об атмосфере, климате и окружающей среде ProgGFKDamme ( Министерство окружающей среды, продовольствия и сельского хозяйства Великобритании ), заархивировано из оригинала 1 июля 2010 г. , получено 14 ноября 2011 г.
- ^ «Мартин Эндерляйн и др., Очень Большой Телескоп ESO четыре раза видит первый свет» , Laser Focus World, июль 2016 г., стр. 22-24» .
- ↑ «Дюны» впервые были замечены фотографами в Финляндии и Швеции.
- ^ «Ву, Кэтрин Дж. Новый тип полярного сияния, рябь по небу в горизонтальных зеленых «дюнах». Журнал Smithsonian (29 января 2020 г.)» .
- ^ Лейнерт К.; Грюн Э. (1990). «Межпланетная пыль». Физика и химия в космосе (ред. Р. Швенна и Э. Марша). Издательство Спрингер. стр. 204-275
- ^ «Мировые рекорды самолетов с двигателем» . Международная авиационная федерация . Архивировано из оригинала 11 сентября 2016 года . Проверено 31 августа 2016 г.
- ^ «Исследование воздушного шара, способного летать на высоте более 50 км» . Институт космоса и астронавтики JAXA . Проверено 29 сентября 2011 г.
- ^ «Руководство IDC по предотвращению образования космического мусора» (PDF) . Межагентский координационный комитет по космическому мусору . 15 октября 2002 г. Архивировано из оригинала (PDF) 3 декабря 2013 г. . Проверено 31 августа 2016 г.
- ^ «Стандарт безопасности НАСА 1740.14, Рекомендации и процедуры оценки по ограничению орбитального мусора» (PDF) . Управление безопасности и обеспечения миссий. 1 августа 1995 г. Архивировано из оригинала (PDF) 15 февраля 2013 г.
- ^ «Граница высоты 100 км для космонавтики» . Международная авиационная федерация.
- ^ «Обзор программы НАСА по созданию зондирующей ракеты» . Программа НАСА по созданию зондирующих ракет . НАСА. 24 июля 2006 г. Проверено 10 октября 2006 г.
- ^ «Многоразовые ракеты для исследования «игноросферы» » . Откройте для себя журнал . 1 сентября 2016 года . Проверено 2 апреля 2018 г.
- ^ «Верхние слои атмосферы могут содержать ключ к разгадке тайны Колумбии» . 6 февраля 2003 г.
