Stratosfera

Stratosfera je sloj zemljine atmosfere koji se prostire između mezosfere i troposfere. Stratosfera je od troposfere odvojena tropopauzom, slojem koji ima uvijek jednaku temperaturu.

Pogled na stratosferu iz zrakoplova

Stratosfera, koja se u svojem donjem dijelu zove još i ozonosfera, proteže se od 10 (na polovima od oko 8 km) do visine od oko 55 km. U ovom sloju temperatura se neprestano povisuje od -55 °C (na srednjim širinama i na polovima) odnosno od -85 °C (na ekvatoru) te doseže 0 °C.

Sloj je stabilan zbog temperaturne inverzije. Razlog leži u raspadanju molekularnog kisika (O₂) u ozon (O₃) pod utjecajem Sunčevih kratkovalnih (200nm), ultravioletnih zraka. Kisik apsorbira ove po čovjeka štetne zrake i pri tome se dijeli i vezuje u troatomski oblik kisika – ozon. Što je veća udaljenost od Zemlje, veći je udio solarnih UV zraka pa time i udio ozona. Na visini od 120 km pojavljuje se kisik gotovo isključivo kao ozon. Stratosfera sadrži 90% atmosferskog ozona.

S opadanjem atmosferskog tlaka i porastom solarnog zračenja najveća koncentracija ozona se pojavljuje na visininama 20–50 km. Visoke koncentracije ozona javljaju se također u ozonskim rupama (ozonskim rukavcima) ozonosfere, koje se mogu pružati u dubinu do 14 km.

Slojevi atmosfere koji leže iznad granice stratosfere su:

• mezosfera (između 70–80 km visine)
• termosfera (do 800 km visine) i
• egzosfera (između 2000–3000 km visine)

Ozonosfera

Položaj stratosfere u atmosferi

Sa stratosferom se uglavnom podudara ozonosfera. Ozonosfera dijelom može obuhvatiti i troposferu i tropopauzu (tzv. troposferski ozon). Najveću koncentraciju ozon postiže na visinama između 20 i 35 km (stratosferski ozon). Ozon upija oko 4% Sunčeve energije koja prolazi kroz atmosferu, i to ponajviše u ultraljubičastom dijelu spektra. Ultraljubičasto zračenje ima snažno biološko djelovanje (sudjeluje u stvaranju vitamina D, ubija bakterije i sl.). Povećana koncentracija UV zračenja ima negativne posljedice na život organizama.

Reakcija nastajanja ozona:

3 O2 (g) <=> 2 O3 (g)

U prirodi ozon nastaje i u nižim slojevima atmosfere (u troposferi) kao i u višim slojevima (u stratosferi). Dok njegovo prisustvo u troposferi predstavlja problem, u stratosferi je neophodan za održavanje zdravlja i života na Zemlji. U troposferi se izgaranjem fosilnih goriva (drvo, ugljen, nafta) i biomase oslobađaju, uz ugljikov dioksid i vodenu paru, ugljikovodici te dušikovi oksidi. Dušikov (IV) oksid se dalje u nižim slojevima atmosfere djelovanjem sunčeva ultraljubičastog zračenja raspada na dušikov (II) oksid i atom kisika, koji se zatim spaja s molekularnim kisikom, pa nastaje ozon.

NO₂ (g) => NO (g) + O (g) (λ= 430 nm)

O (g) + O₂ (g) => O₃ (g)

U stratosferi ozon nastaje u sloju između 20–35 km i to fotokemijskim reakcijama. Molekula kisika O₂ apsorbira UV-zračenja valnih duljina od 160-180 nm i cijepa se na atome. Nastali atomi odmah reagiraju s molekulama kisika stvarajući ozon:

O₂ <=> 2 O

2 O + 2 O₂ <=> 2 O₃

Nastali ozon dalje apsorbira UV-zračenje od 240-300 nm, vrlo štetno za sva živa bića na Zemlji, a pritom se fotokemijski ponovo raspada na molekule i atome kisika:

O₃ => O₂ + O

O₃ + O => 2 O₂

Upijajući dvije trećine štetnog UV-zračenja, ozon štiti život na Zemlji. Pritom se količina ozona u uobičajenim okolnostima mijenja (s temperaturom, izmjenom dana i noći te godišnjim dobima) te se uspostavlja fotokemijska ravnoteža stvaranja i razaranja ozona. Razna tehnološka dostignuća kao i uporaba novih organskih tvari uzrokovali su razrjeđivanje ozonskog sloja, odnosno stvaranje ozonskih rupa.

U tvari koje uništavaju ozon spadaju: freoni (fluorirani i klorirani derivati jednostavnih ugljikovodika), haloni (koriste se u vatrogasnim aparatima), metil-bromid CH₃Br (koristi se u poljoprivredi), ugljikov tetraklorid CCl₄ (važno organsko otapalo) i drugi.^[1]

Biologija

Neke bakterije mogu preživjeti u stratosferi, tako da i ona spada u biosferu.^[2] Neke ptice mogu letjeti u donjem dijelu stratosfere, pa je tako izvješteno da neke vrste lešinara uhvaćene u mlazni motor zrakoplova 1975., koji je letio iznad Obale bjelokosti, na visini od 11 550 metara. Jedna vrsta gusaka svake godine leti iznad planine Mount Everest, koji je visok 8 848 metara.^[3][4]