Mimo że nie znajduje się tak wysoko jak egzosfera, mezosfera wciąż pozostaje słabo zbadana. Wynika to z właściwości tej warstwy. Jest położona zbyt wysoko, by mogły dotrzeć do niej balony i samoloty. Z kolei znaczne opory powietrza sprawiają, że sztuczne satelity nie mogą w niej swobodnie krążyć, więc ich przydatność w zakresie badania tej warstwy jest w pewnym stopniu ograniczona.
Najwięcej informacji na temat mezosfery dostarczają naukowcom rakiety meteorologiczne zaopatrzone w odpowiednią aparaturę badawczą. Jednak te mogą prowadzić jedynie krótkotrwałe sondowanie.
Czym jest mezosfera?
Mówiąc o mezosferze, na myśli trzeba mieć warstwę atmosfery planety, która nie przylega do jej powierzchni i w której temperatura maleje wraz ze wzrostem wysokości. Ziemska mezosfera jest trzecią warstwą atmosfery, zlokalizowaną nad stratosferą i pod termosferą. Od pierwszej oddziela ją stratopauza, natomiast od drugiej – mezopauza.
Rozciąga się na wysokości od 45–50 km do 85–90 km. Granica mezosfery jest położona najwyżej w okolicy równika. Z kolei w obszarze biegunów Ziemi, gdzie atmosfera jest bardziej skompresowana, znajduje się najniżej.
Za co odpowiada mezosfera?
W kontekście stabilności warunków panujących na Ziemi, każda warstwa atmosfery jest tak samo istotna. Mezosfera pełni przede wszystkim funkcję ochronną. Meteoroidy wpadające w atmosferę ulegają częściowemu spaleniu już w jonosferze. Częściowemu, ale nie całkowitemu. Większość obiektów kosmicznych, których nie zatrzymała jonosfera, spala się właśnie w mezosferze. Tam, ze względu na panujące warunki, powstaje intensywne tarcie, prowadzące do całkowitego spalenia lub rozpadu meteoroidów na mniejsze obiekty.
Należy wspomnieć, że mezosfera pełni także funkcję stabilizującą dla niższych warstw atmosfery: stratosfery i troposfery. Dzięki występującym tam turbulencjom i prądom termicznym, poniżej dolnej granicy mezosfery mogą utrzymywać się dość stabilne warunki. Poza tym stanowi coś w rodzaju łącznika między najniższymi (troposferą i stratosferą) a najwyższymi (termosferą i egzosferą) warstwami atmosfery. Zachodzące tam procesy atmosferyczne umożliwiają wymianę energii cieplnej i warunkują transport cząsteczek.
Mówiąc o roli mezosfery, nie można pominąć znaczenia tej warstwy dla badań nad klimatem i zmianami atmosferycznymi. Dzięki zrozumieniu procesów atmosferycznych, które zachodzą w tej warstwie, naukowcy zyskują nieocenioną wiedzę na temat globalnych zmian klimatycznych i wpływu, jaki wywierają na atmosferę.
Cechy mezosfery
Pod względem ilości głównych składników powietrza – tlenu i azotu, a także dwutlenku węgla – mezosfera praktycznie nie odbiega od niżej położonych warstw atmosfery. Należy jednak podkreślić, że gęstość powietrza jest tam bardzo niska, co jest konsekwencją kombinacji niskiego ciśnienia atmosferycznego (poniżej 1 hPa) i niskiej temperatury. W takich warunkach cząsteczki gazu są bardziej rozproszone.
W mezosferze występują silne turbulencje. Wiatry cechują się zmienną prędkością, zamykającą się w przedziale od 15 do 100 m/s. To, w połączeniu z oddziaływaniem prądów termicznych i integracją z cząsteczkami, przekłada się na znaczne opory powietrza i utrudniony ruch obiektów. Z jednej strony, to niezwykle korzystne zjawisko, bo w takich warunkach dochodzi do spalania obiektów kosmicznych. Z drugiej, duże opory doprowadzają do znacznego rozgrzania powłok statków kosmicznych.
Jaka temperatura jest w mezosferze?
Najbardziej charakterystyczną cechą tej warstwy atmosfery jest spadek temperatury wraz ze wzrostem wysokości. Punktem wyjścia jest 0 stopni Celsjusza (wartość charakterystyczna dla stratopauzy). Wraz ze wzrostem wysokości o każdy kolejny kilometr, temperatura spada o ok. 2–3 stopnie Celsjusza. W obszarze mezopauzy osiąga minus 90 stopni Celsjusza. Zjawisko spadku temperatury towarzyszące wzrostowi wysokości wynika z budowy tej warstwy: cienka mezosfera nie może podtrzymać cyklu ozonowo-tlenowego. Nie bez znaczenia są też właściwości wyższych warstw, które pochłaniają najwięcej promieniowania o długich falach.
Ciekawostki o mezosferze
Powyżej wymieniliśmy wszystkie kluczowe cechy mezosfery, ale to nie koniec informacji o tej warstwie. Na zakończenie mamy dla was garść interesujących ciekawostek na jej temat.
- Nazwa „mezosfera” odnosi się do położenia tej warstwy w atmosferze. Pochodzi od greckiego słowa „mesos”, czyli „środkowy”.
- Czasami w mezosferze można zaobserwować tzw. obłoki srebrzyste, nazywane też chmurami polarnymi. Są to najwyższe chmury widziane z Ziemi. Najłatwiej dostrzec je w pasie między 50. a 70. stopniem północnej i południowej szerokości geograficznej. Najlepsze warunki obserwacyjne występują o świcie lub zmierzchu.
- W mezosferze występuje niezwykłe zjawisko atmosferyczne, tzw. sprite (duszki, elfy). Pod tą nazwą kryją się rozległe błyski – wyładowania atmosferyczne występujące ponad poziomem chmur burzowych.
- Choć obecnie ten trend ulega zmianie, to jeszcze nie tak dawno temu badania mezosfery były marginalizowane na korzyść innych warstw. Powód? Bardzo prosty: w kontekście rozwoju technologii komunikacyjnych i transportowych, mezosfera nie ma większego znaczenia.
