Mesosphäre, Höhen-und Temperatureigenschaften
Die Mesosphäre ist eine Schicht innerhalb der Erdatmosphäre, die sich von etwa 50 Kilometern Höhe (über der Stratosphäre) und etwa 90 Kilometern (unter der Thermosphäre) erstreckt.
Wie die troposphärische Temperatur nimmt die mesosphärische Temperatur charakteristisch mit zunehmender Höhe ab., Die Spitze der Mesosphäre ist das kälteste Gebiet der Erdatmosphäre, da die Temperatur lokal auf bis zu 100 K (-173°C) sinken kann.
Meteoriten und Raumschiffe, die in die Atmosphäre gelangen
Wenn außerirdische Objekte (Meteoriten, Raumfähren) in die Atmosphäre gelangen, erwärmen sie sich in der Mesosphäre. Sie dringen mit hoher Geschwindigkeit in die Atmosphäre ein und beginnen sich aufzuheizen, weil sie an den Sauerstoffmolekülen in der Mesosphäre reiben, wo die atmosphärische Dichte nicht erschnüffelt wird.,
Die Mesosphäre wird allgemein als „Übergangsgebiet“ zwischen dem Weltraum, in dem Satelliten umkreisen, und der vertrauten Erdatmosphäre bezeichnet.
Wie werden Messungen in der Mesosphäre durchgeführt?
Die Mesosphäre ist ein Bereich der Atmosphäre, der wenig bekannt und schlecht verstanden ist., Es ist sehr schwierig, dort Messungen durchzuführen, da die Mesosphäre:
- zu hoch für Flugzeuge (maximale Höhe etwa 25 km)
- zu hoch für Ballons (maximale Höhe etwa 45 km)
- zu niedrig für Satelliten (minimale Höhe etwa 130 km)
Mesosphäre, eine Übergangszone zwischen Stratosphäre und Thermosphäre
Die „klassische“ Atmosphäre, in der wir leben, enthält 78% Stickstoff und 21% Sauerstoff; Alle anderen chemischen Arten bilden die restlichen 1%. Winde sind Luftbewegungen, die alle Moleküle unabhängig von ihrer chemischen Zusammensetzung auf ähnliche Weise bewegen., Sie sind der Haupttransportmechanismus in der Troposphäre und der Stratosphäre.
Die Region oberhalb der Mesosphäre ist die Thermosphäre, in der künstliche Satelliten die Erde umkreisen. Hier ist die Luft extrem verdünnt und die Zusammensetzung ist je nach Zeit und Ort ziemlich variabel. Das Haupttransportphänomen dort ist die „molekulare Diffusion“, die die Verteilung der Spezies je nach molekularer Masse unterschiedlich beeinflusst. Infolge der sehr geringen Luftdichte sind die Temperaturunterschiede zwischen Tag und Nacht beträchtlich., Ein großer Teil der Gasmoleküle ist ionisiert; sie tragen eine elektrische Ladung und unterliegen daher physikalischen Gesetzen, die sich vollständig von den Gesetzen für neutrale Gase unterscheiden.
In vielerlei Hinsicht ist die Mesosphäre eine“ Übergangszone “ zwischen diesen beiden völlig unterschiedlichen Bereichen., Die physikalischen und chemischen Prozesse verschieben sich zunehmend von einem Regime in das andere und führen zu komplexen Wechselwirkungen zwischen:
- dynamischen Phänomenen (Wind, Turbulenz, molekulare Diffusion)
- Photochemie (Ozon, Stickoxide)
- Erwärmung (Absorption von ultraviolettem Licht, Strahlung von Infrarotlicht)
Diese Wechselwirkungen sind ungefähr so komplex wie die in der Troposphäre, in der wir leben, und wir sind noch weit von einem vollständigen Verständnis dieser Wechselwirkungen entfernt.,
Die Magnetosphäre wendet die von der Sonne emittierten geladenen Teilchen ab und verhindert, dass sie in die unteren Schichten der Atmosphäre gelangen, mit Ausnahme der Polarregionen, in denen Kollisionen zwischen diesen Teilchen und den neutralen Luftmolekülen in der Mesosphäre die polaren Auroren verursachen.
Mesosphäre und Ozon
Die Größe des“ Ozonlochs “ hängt weitgehend von der Luftzirkulation um die Pole ab. In der gesamten Stratosphäre werden Winde durch Streuung der Gravitationswellen in der Mesosphäre angetrieben., Diese Wellen sind vertikale Schwingungen von Luftmassen, die in der Troposphäre als Folge der Winde über Gebirgszügen und von Stürmen entstehen.
Diese Wellen bewegen sich dann nach oben, wie Wasserwellen, die sich im Meer bewegen. Und wie Wasserwellen, die am Strand brechen, landen Gravitationswellen in der Mesosphäre, weil die Luftdichte zu schwach ist, um die Wellen weiter zu übertragen. Mit diesem Brechen entstehen starke Winde, die die gesamte Luftzirkulation in der Stratosphäre antreiben., Eine der notwendigen Voraussetzungen für eine vollständige Vorhersage der Entwicklung des „Ozonlochs“ ist ein vollständiges Verständnis der komplexen dynamischen Phänomene in der Mesosphäre. Dieses Verständnis ist sehr schwierig, da diese Gravitationswellen zeitlich sehr variabel sind.