Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску
Шаттл Индевор оседлать стратосфере и мезосфере на этой фотографии. На этой фотографии тропосфера , содержащая облака, выглядит оранжевой. [1]
Диаграмма, показывающая пять основных слоев атмосферы Земли: экзосфера , термосфера , мезосфера, стратосфера и тропосфера . Слои масштабируются. Расстояние от поверхности Земли до верха стратосферы (50 км) составляет чуть менее 1% радиуса Земли.
Эта статья об атмосферном мезо. Для использования в других целях, см Мезосфера (значения) .

Мезосфера ( / м ɛ с oʊ ы х ɪər / , от греческого Mesos , «среднего») является третьим слоем из атмосферы , непосредственно над стратосферой и непосредственно под термосферой . В мезосфере температура понижается с увеличением высоты . Эта характеристика используется для определения ее пределов: она начинается в верхней части стратосферы (иногда называемой стратопаузой ) и заканчивается в мезопаузе., которая является самой холодной частью атмосферы Земли с температурами ниже −143 ° C (−225 ° F; 130 K). 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 расположена на высотах от 50 до 65 км (от 31 до 40 миль; от 164000 до 213000 футов) над поверхностью Земли, а верхняя граница (мезопауза) обычно составляет от 85 до 100 км (от 53 до 62 миль; от 279000 до 328000 футов). [2] [3] [4] [5]

Стратосферу и мезосферу иногда вместе называют «средней атмосферой» [6], которая охватывает высоту примерно от 12 до 80 км над поверхностью Земли. Мезопауза , на высоте 80-90 км (50-56 миль), отделяет мезосферу от Термосфера -The второго наружного слоя атмосферы Земли. Это турбопауза , ниже которой различные химические вещества хорошо перемешиваются из-за турбулентных водоворотов . Выше этого уровня атмосфера становится неоднородной, потому что масштаб различных химических частиц различается в зависимости от их молекулярных масс .

Термин « ближний космос» также иногда используется для обозначения высот в мезосфере. Этот термин не имеет технического определения, но обычно относится к области атмосферы на расстоянии до 100 км (62 миль; 330 000 футов), примерно между пределом Армстронга (выше которого людям требуется скафандр , чтобы выжить) и Линия Кармана (где астродинамика должна взять верх над аэродинамикой , чтобы добиться полета); или, по другому определению, диапазон высот, выше которых летают коммерческие авиалайнеры, но ниже которых спутникина орбите Земли. Некоторые источники различают термины «ближний космос» и «верхняя атмосфера», так что только слои, ближайшие к линии Кармана, описываются как «ближний космос».

Температура [ править ]

Внутри мезосферы температура снижается с увеличением высоты из-за уменьшения поглощения солнечной радиации разреженной атмосферой и увеличения охлаждения излучением CO 2 . Верхняя часть мезосферы, называемая мезопаузой , является самой холодной частью атмосферы Земли. [7] Температура в верхней части мезосферы опускается до −101 ° C (172 K; −150 ° F), [8] варьируется в зависимости от широты и сезона .

Динамические функции [ править ]

Основными наиболее важными 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 становиться настолько большими, что волны становятся нестабильными и рассеиваются. Эта диссипация вносит импульс в мезосферу и в значительной степени способствует глобальной циркуляции. Это помогает Земле.

Серебристые облака расположены в мезосфере. Верхняя мезосфера - это также область ионосферы, известная как слой D , который присутствует только в течение дня, когда происходит некоторая ионизация с оксидом азота , ионизируемым серией Лаймана -альфа-водородным излучением. Ионизация настолько слабая, что, когда наступает ночь и источник ионизации устраняется, свободный электрон и ион снова превращаются в нейтральную молекулу. Мезосферу называют «игноросферой», потому что она плохо изучена по сравнению со стратосферой (доступ к которой можно получить с помощью высотных аэростатов) и термосферой (в которой могут вращаться спутники). [9]

Слой натрия глубиной 5 км (3,1 мили; 16 000 футов) 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 . Средняя концентрация натрия составляет 400 000 атомов на кубический сантиметр. Эта полоса регулярно пополняется за счет сублимации натрия от приходящих метеоров. Астрономы начали использовать эту натриевую полосу для создания «опорных звезд» в рамках процесса адаптивной оптической коррекции, используемого для получения сверхчетких наземных наблюдений. [10] Другие металлические слои, например железо и калий, также существуют в области верхней мезосферы / нижней термосферы.

Начиная с октября 2018 г. [11] был идентифицирован особый тип полярных сияний , берущих начало в мезосфере. Зеленые волнистые огни, которые часто называют «дюнами» из-за их сходства с песчаными волнами на пляже, простираются к экватору. Было установлено, что они происходят примерно на 96 км (60 миль; 315000 футов) над поверхностью. Поскольку полярные сияния вызываются взаимодействием сверхвысокоскоростных солнечных частиц с молекулами атмосферы, зеленый цвет этих дюн был предварительно объяснен взаимодействием этих солнечных частиц с молекулами кислорода. Таким образом, дюны встречаются там, где мезосферный кислород более концентрирован. [12]

Миллионы метеоров попадают в атмосферу Земли, в среднем 40 000 тонн в год. [13] Унесенный материал, называемый метеорным дымом, считается ядрами конденсации серебристых облаков .

Исследование [ править ]

Мезосфера лежит выше высоты записей для самолетов , [14] в то время как только низкие несколько километров доступны для воздушных шаров , для которых рекорд высоты составляет 53,0 км. [15] Между тем, мезосфера находится ниже минимальной высоты для орбитальных космических аппаратов из-за высокого сопротивления атмосферы. [16] [17] [18] Доступ к нему можно получить только с помощью зондирующих ракет , которые способны проводить измерения мезосферы только в течение нескольких минут за одну миссию. [19] В результате это наименее изученная часть атмосферы, что и привело к юмористическому прозвищу игноросфера .[20] Присутствие красных спрайтов и синих струй (электрические разряды или молнии в нижней части мезосферы), серебристых облаков и сдвигов плотности внутри этого плохо изученного слоя представляют текущий научный интерес.

3 февраля 2003 года космический шаттл « Колумбия» развалился при входе в атмосферу на высоте около 62 км (39 миль) в нижней части мезосферы, в результате чего погибли все семь членов экипажа.

Явления в мезосфере и ближнем космосе [ править ]

  • Свечение
  • Атмосферные приливы
  • Ионосфера
  • Метеоры
  • Перламутровые облака
  • Серебристое облако
  • Полярное сияние
  • Молния в верхних слоях атмосферы (переходное световое событие)

См. Также [ править ]

  • Радиолюбительский полет на воздушном шаре
  • Геокосмическая промышленность
  • Большая высота

Ссылки [ править ]

  1. ^ "ISS022-E-062672 подпись" . НАСА . Проверено 21 сентября 2012 года .
  2. ^ "Средняя атмосфера" . www.antarctica.gov.au . Проверено 17 июня 2018 .
  3. ^ Венкат Ратнам, М .; Патра, AK; Кришна Мурти, Б.В. (25 марта 2010 г.). «Тропическая мезопауза: всегда ли близко к 100 км?». Журнал геофизических исследований . 115 (D6): D06106. Bibcode : 2010JGRD..115.6106V . DOI : 10.1029 / 2009jd012531 . ISSN 0148-0227 . 
  4. ^ "Мезосфера - обзор | Центр научного образования UCAR" . scied.ucar.edu . Проверено 17 июня 2018 .
  5. ^ von Zahn, U .; Höffner, J .; Эска, В .; Альперс, М. (1 ноября 1996 г.). «Высота мезопаузы: всего два различных уровня во всем мире?». Письма о геофизических исследованиях . 23 (22): 3231–34. Bibcode : 1996GeoRL..23.3231V . DOI : 10.1029 / 96gl03041 . ISSN 0094-8276 . 
  6. ^ "Метеорология средней атмосферы" . atmos.washington.edu . Проверено 19 декабря 2018 .
  7. ^ ИЮПАК , Сборник химической терминологии , 2-е изд. («Золотая книга») (1997). Онлайн исправленная версия: (2006–) « мезосфера ». DOI : 10,1351 / goldbook.M03855
  8. ^ Мезосфера (Архив Wayback Machine) , Информация об атмосфере, климате и окружающей среде ProgGFKDamme ( Министерство окружающей среды, продовольствия и сельских районов Великобритании ), заархивировано из оригинала 1 июля 2010 г. , извлечено 14 ноября 2011 г.
  9. ^ "Верхняя атмосфера может содержать ключи к разгадке тайны Колумбии" . 6 февраля 2003 г.
  10. ↑ Мартин Эндерлейн и др., Очень большой телескоп ESO четыре раза видит первый свет , Laser Focus World, июль 2016 г., стр. 22-24
  11. ↑ Дюны впервые заметили фотографы из Финляндии и Швеции.
  12. ^ Ву, Кэтрин Дж. Новый тип ряби полярного сияния по небу в горизонтальных зеленых «дюнах». Smithsonian Magazine (29 января 2020 г.)
  13. ^ Leinert C .; Груэн Э. (1990). «Межпланетная пыль». Физика и химия в космосе (ред. Р. Швенн и Э. Марш). Springer-Verlag. стр. 204-275
  14. ^ "Мировые рекорды самолетов с приводом" . Международная авиационная федерация . Архивировано из оригинального 11 сентября 2016 года . Проверено 31 августа 2016 года .
  15. ^ "Исследования на воздушном шаре, чтобы парить на высоте более 50 км" . Институт космических и астронавтических наук, JAXA . Проверено 29 сентября 2011 года .
  16. ^ "Рекомендации IADC по предотвращению образования космического мусора" (PDF) . Межагентский координационный комитет по космическому мусору . 15 октября 2002 г. Архивировано 3 декабря 2013 г. из оригинального (PDF) . Проверено 31 августа 2016 года .
  17. ^ «Стандарт безопасности НАСА 1740.14, Руководящие принципы и процедуры оценки для ограничения орбитального мусора» (PDF) . Управление безопасности и обеспечения выполнения миссий. 1 августа 1995 года Архивировано из оригинала (PDF) от 15 февраля 2013 года .
  18. ^ "100 км высотной границы для космонавтики" . Международная авиационная федерация.
  19. ^ "Обзор программы зондирования ракеты НАСА" . Программа НАСА по зондированию ракеты . НАСА. 24 июля 2006 . Проверено 10 октября 2006 года .
  20. ^ «Многоразовые Ракеты Набор для Исследовать„Ignorosphere “ » . Откройте для себя журнал . 1 сентября 2016 . Проверено 2 апреля 2018 .

Внешние ссылки [ править ]

  • Описание со ссылками на другие атмосферные темы
  • Студенты и учителя в ближнем космосе
  • Системы ближнего космоса
  • Корпорация космических данных
  • Проект BHALDI