Mezosfera (warstwa atmosfery)

Mezosfera – warstwa atmosfery planety, w której temperatura maleje z wysokością, a która nie przylega do powierzchni. Jest położona nad stratosferą, od której dzieli ją stratopauza, a pod termosferą, od której oddziela ją mezopauza. Jeśli planeta nie ma stratosfery, mezosfera może sąsiadować z troposferą (przez tropopauzę), w której wszakże gradient temperatury jest inny.

Pionowy podział atmosfery ziemskiej z zachowaną skalą wysokości

Mezosfera ziemska

Polarne chmury mezosferyczne nad Azją widoczne z Międzynarodowej Stacji Kosmicznej

Ziemska mezosfera znajduje się na wysokości od 45–50 km do 85–90 km, między stratosferą a termosferą. Temperatura powietrza maleje w niej o 2,3 °C/km od ok. 0 °C, osiągając na górnej granicy −80, −90 °C, a nawet niższe wartości. Ilość głównych składników powietrza: tlenu i azotu, a także dwutlenku węgla w mezosferze jest niemal identyczna jak w niżej leżących warstwach atmosfery ziemskiej. Najważniejszą różnicą pomiędzy mezosferą a niższymi warstwami jest bardzo mała gęstość powietrza, znikoma zawartość pary wodnej i obecność ozonu. W górnej części mezosfery można czasami w nocy zaobserwować tzw. obłoki srebrzyste, znane też jako polarne chmury mezosferyczne; są to najwyższe chmury w atmosferze Ziemi. Ciśnienie osiąga tu wartość poniżej 1 hPa. Fale w atmosferze mogą przenosić ciepło z niższych warstw. Występują w niej turbulencje, prędkości wiatrów są bardzo zmienne: od 15 do 100 m/s. Do zjawisk występujących w mezosferze należą tzw. sprite („duszki”) i „elfy”, rodzaje wyładowań atmosferycznych do jonosfery występujące wysoko ponad chmurami burzowymi. Większość meteorów spala się w tym obszarze atmosfery, wzbogacając go w atomy żelaza i innych metali.

Mezosfera jest trudnym obszarem badań, jako że nie docierają do niej balony ani samoloty, a sztuczne satelity krążą powyżej mezopauzy, aby uniknąć oporów powietrza. Do badania tego obszaru atmosfery wykorzystuje się rakiety sondażowe, które mogą dokonać jedynie krótkich pomiarów.

Mezosfery innych planet

Wysokie warstwy atmosfery Tytana z błękitną warstwą aerozoli w mezosferze

Wszystkie ciała planetarne w Układzie Słonecznym o dostatecznie gęstej atmosferze mają warstwę określaną mianem mezosfery. Temperatura w atmosferze Wenus w obszarze od 65 do 100 km nad powierzchnią maleje prawie monotonicznie z wysokością i cały ten obszar określa się mianem mezosfery. Nie występuje pod nią stratosfera. Dobowe (tj. w trakcie jednego obrotu planety) wahania temperatury są nieznaczne. W mezosferze Marsa na wysokościach 70–100 km nad powierzchnią zaobserwowano chmury z suchego lodu (CO₂). Tytan, największy księżyc Saturna, ma gęstą atmosferę z mezosferą, w której na wysokości 520 km nad powierzchnią występuje warstwa aerozoli. Jest ona oddzielona od niższych warstw mgły w atmosferze Tytana. Planety–olbrzymy mają mezosfery, których temperatury mają jednolity zakres wartości (około 140–150 K) pomimo różnej odległości od Słońca. Zapewne wiąże się to z identycznym mechanizmem utraty ciepła, przez emisję w zakresie linii widmowych etanu i acetylenu.

Bibliografia

• Joseph W. Chamberlain, Donald M. Hunten: Theory of planetary atmospheres: an introduction to their physics and chemistry. Wyd. 2. Academic Press, 1990, seria: International Geophysics Series. ISBN 0-12-167252-2.