Warstwy atmosfery to umowne strefy wyróżniane przede wszystkim na podstawie zmian temperatury wraz z wysokością. Od powierzchni Ziemi znajdują się kolejno: troposfera, stratosfera, mezosfera, termosfera i egzosfera. Ich granice nie są stałe: troposfera sięga od około 6 km nad biegunami do 18–20 km nad równikiem.
Czym są warstwy atmosfery?
Budowa atmosfery nie przypomina układu sztywnych, wyraźnie odciętych pięter. Podział na warstwy atmosfery jest modelem opartym głównie na profilu temperatury, czyli na tym, jak zmienia się ona wraz z wysokością. W kolejnych strefach temperatura raz spada, a raz rośnie, co pozwala wyznaczyć umowne granice między nimi.
Najniżej leży troposfera, nad nią znajduje się stratosfera, następnie mezosfera, termosfera i egzosfera. Zakresy wysokości są przybliżone. Według NOAA troposfera ma około 6 km nad biegunami, 9 km na szerokości 50°N i 50°S oraz 18–20 km nad równikiem. NASA podaje dla niej bardziej ogólny zakres 8–14,5 km.
Różnica między tymi wartościami nie oznacza błędu. Wysokość granic zależy między innymi od szerokości geograficznej, pory roku oraz aktywności słonecznej. Dlatego poprawniejsze jest mówienie o przedziałach niż o jednej wysokości przypisanej każdej warstwie.
Troposfera — warstwa pogody
Troposfera zaczyna się przy powierzchni Ziemi, czyli na wysokości 0 km. Jej górna granica, nazywana tropopauzą, występuje na wysokości około 6–20 km. Nad biegunami jest niższa, a nad równikiem wyższa. To właśnie w troposferze zachodzi prawie cała pogoda: powstają chmury, opady, burze i większość obserwowanych wiatrów.
Temperatura w troposferze średnio spada wraz z wysokością. NOAA opisuje zmianę od około 17°C przy powierzchni do około −51°C przy tropopauzie. W troposferze temperatura zwykle spada wraz z wysokością.
Troposfera zawiera także około 99% pary wodnej atmosfery według NOAA. Jej udział w całkowitej masie gazów atmosferycznych nie jest równy na każdej wysokości, ale właśnie koncentracja pary wodnej w dolnej warstwie umożliwia powstawanie większości zjawisk pogodowych. Wraz z wysokością powietrze staje się coraz rzadsze.
Stratosfera i warstwa ozonowa
Stratosfera rozciąga się od około 6–20 km do około 50 km. Jej dolna granica odpowiada wysokości tropopauzy, więc zmienia się razem z położeniem troposfery. W przeciwieństwie do niej temperatura w stratosferze rośnie wraz z wysokością: od około −51°C przy tropopauzie do około −15°C przy górnej granicy.
Najważniejszą właściwością stratosfery jest obecność większości atmosferycznego ozonu. Według NOAA około 90% ozonu znajduje się w stratosferze, a największa koncentracja występuje zwykle na wysokości około 15–35 km. Pozostałe około 10% znajduje się w troposferze, dlatego określenie „warstwa ozonowa” nie oznacza całkowicie oddzielnej powłoki pozbawionej ozonu poza jej granicami.
W stratosferze temperatura rośnie wraz z wysokością, a większość ozonu znajduje się w tej warstwie. W efekcie profil temperatury tej warstwy różni się od profilu troposfery. Granica przy około 50 km, czyli stratopauza, oddziela stratosferę od mezosfery.
Mezosfera — najzimniejszy odcinek profilu
Mezosfera znajduje się mniej więcej między 50 km a 85 km nad powierzchnią Ziemi. Temperatura spada w niej wraz z wysokością. Przy dolnej granicy wynosi około −15°C, a wyżej osiąga jeszcze niższe wartości, choć w przytoczonym profilu NOAA nie wskazano jednej końcowej temperatury dla górnej granicy.
W tej warstwie spalają się meteory, co wiąże się ze zjawiskiem popularnie nazywanym «spadającymi gwiazdami».
Mezosfera jest jednocześnie obszarem przejściowym między stratosferą, w której temperatura rośnie z wysokością, a termosferą, gdzie ponownie zaczyna rosnąć. Jej dolna granica wynosi około 50 km, a górna około 85 km.
Termosfera i egzosfera
Termosfera rozciąga się od około 85 km do około 600 km. Temperatura rośnie w niej wraz z wysokością: od około −120°C przy dolnej granicy do około 2000°C w pobliżu górnej części warstwy. Tak wysoka wartość nie oznacza jednak warunków podobnych do temperatury odczuwanej przy powierzchni, ponieważ gaz w termosferze jest skrajnie rozrzedzony.
Termosfera pochłania wysokoenergetyczne promieniowanie ultrafioletowe i rentgenowskie. W jej obrębie znajduje się część jonosfery, która nakłada się także na mezosferę. Jonosfera nie jest osobną warstwą temperaturową. NASA opisuje ją jako obszar od około 48 km do około 965 km, nakładający się na mezosferę i termosferę. Jej zasięg zmienia się wraz z warunkami słonecznymi.
Egzosfera zaczyna się na wysokości około 600 km i według NOAA sięga do około 10 000 km nad powierzchnią Ziemi. NASA opisuje ją jako obszar od górnej granicy termosfery do 10 000 km. To najbardziej zewnętrzna część atmosfery, gdzie atomy i cząsteczki mogą stopniowo uciekać w przestrzeń kosmiczną. Nie ma tu jednolitego profilu temperatury porównywalnego z niższymi warstwami.
| Warstwa | Przybliżony zakres wysokości | Trend temperatury | Wybrana właściwość lub skład |
|---|---|---|---|
| Troposfera | 0 km do 6–20 km; granica zależy od szerokości geograficznej | Spadek: około 17°C do −51°C | Prawie cała pogoda; około 99% pary wodnej atmosfery według materiału NOAA |
| Stratosfera | około 6–20 km do 50 km | Wzrost: około −51°C do −15°C | Około 19% gazów atmosfery; większość ozonu |
| Mezosfera | około 50–85 km | Spadek wraz z wysokością; około −15°C przy dolnej granicy | W tej warstwie spalają się meteory |
| Termosfera | około 85–600 km | Wzrost: około −120°C do około 2000°C | Pochłania wysokoenergetyczne promieniowanie ultrafioletowe i rentgenowskie |
| Egzosfera | około 600–10 000 km | Brak jednolitego profilu porównywalnego z niższymi warstwami | Najbardziej zewnętrzna część atmosfery; atomy i cząsteczki mogą uciekać w przestrzeń kosmiczną |
Zakresy są przybliżone i nie wyznaczają sztywnych granic; temperatury dotyczą profili NOAA i nie oznaczają temperatury odczuwalnej przez człowieka w bardzo rozrzedzonym powietrzu.
Dlaczego granice warstw nie są stałe?
Największą zmienność widać na granicy troposfery i stratosfery. NOAA podaje około 6 km nad biegunami, 9 km na szerokości 50°N i 50°S oraz 18–20 km nad równikiem. NASA wskazuje natomiast ogólny zakres 8–14,5 km. Obie wartości opisują ten sam typ granicy, lecz wykorzystują inny sposób przedstawienia jej położenia.
Na wysokość granic wpływa między innymi szerokość geograficzna; znaczenie mają również pora roku i aktywność słoneczna. Dotyczy to zwłaszcza wyższych obszarów, w tym termosfery i jonosfery, których stan może zmieniać się pod wpływem warunków słonecznych.
Dlatego wartości takie jak 50 km dla górnej granicy stratosfery albo 600 km dla początku egzosfery należy traktować jako przybliżenia przydatne w edukacji. W rzeczywistej atmosferze przejścia między strefami nie mają postaci idealnie ostrych powierzchni.
Opis warstw atmosfery ma charakter edukacyjny; nie zastępuje aktualnych danych meteorologicznych ani procedur bezpieczeństwa lotniczego, kosmicznego lub ochrony zdrowia.
Czytaj również: ruch obiegowy Ziemi.
Czytaj również: ruch obrotowy Ziemi.
Najczęstsze pytania
Jakie są warstwy atmosfery?
W podstawowym podziale wyróżnia się troposferę, stratosferę, mezosferę, termosferę i egzosferę. Jonosfera nie jest odrębną warstwą tego samego typu, lecz obszarem nakładającym się na mezosferę i termosferę, mniej więcej od 48 km do 965 km.
Na jakiej wysokości kończy się troposfera?
Nie ma jednej stałej wysokości. NOAA podaje około 6 km nad biegunami, 9 km na szerokości 50°N i 50°S oraz 18–20 km nad równikiem, natomiast NASA wskazuje ogólny zakres 8–14,5 km.
W której warstwie znajduje się ozon?
Ozon występuje zarówno w troposferze, jak i stratosferze, ale około 90% jego całkowitej ilości znajduje się w stratosferze. Największa koncentracja, nazywana warstwą ozonową, przypada zwykle na wysokość około 15–35 km.
Źródła
- Layers of the Atmosphere — National Oceanic and Atmospheric Administration, dostęp 2026, NOAA JetStream
- Earth’s Atmospheric Layers — NASA, 2013, NASA Image Article
- Scientific Assessment of Ozone Depletion 2018: Twenty Questions and Answers About the Ozone Layer — NOAA Chemical Sciences Laboratory, 2018, Question 1: Ozone in the atmosphere
Tekst został utworzony przy pomocy sztucznej inteligencji (modeli językowych).
Czy ten poradnik był pomocny? Oceń go:
Ten artykuł nie ma jeszcze ocen.
