סטרטוספירה

הסטרטוספירה (Stratosphere) היא השכבה האמצעית באטמוספירת כדור הארץ, והיא ממוקמת בין הטרופוספירה שמתחתיה למזוספירה שמעליה. גובה הסטרטוספירה משתנה בהתאם למיקום קווי הרוחב - מעל קו המשווה טווח גובה הסטרטוספירה נע מ-17 ק"מ מעל שטח כדור הארץ עד 50 ק"מ ואילו בקטבים היא מתחילה כבר בגובה 8 קילומטר. בסטרטוספירה נמצא גם גבול ארמסטרונג (אנ') בגובה של 19,200 מטר. גובה שבו לחץ האוויר נמוך במידה כזו שהמים רותחים כבר בטמפרטורה של גוף האדם. ב-14 באוקטובר 2012, ביצע פליקס באומגרטנר צניחה חופשית במסגרת מיזם רד בול סטראטוס, כאשר קפץ לכדור הארץ מקפסולה שעלתה בעזרת כדור פורח ממולא הליום שריחף בסטרטוספירה עד לגובה של כ-40 ק"מ. ככל שמגביהים לעלות בסטרטוספירה הולכת ועולה הטמפרטורה, תופעה הידועה בשם אינוורסיה. תופעה זו מתקיימת הודות לשכבת האוזון הממוקמת בה. האוזון בולע את הקרינה העל סגולה מהשמש ובכך מחמם את סביבתו. בשל כך פרופיל הטמפרטורה בסטרטוספירה הוא בדיוק הפוך לפרופיל הטמפרטורה בטרופוספירה, בה ככל שמגביהים הטמפרטורה יורדת. לתופעת האינוורסיה משמעות רבה לתהליכים פיזיקליים וכימיים המתרחשים בסטרטוספירה. בשל תופעת האינוורסיה הסטרטוספירה מאופיינת ביציבות אטמוספירית. כלומר, תופעות מזג האוויר המתרחשות בטרופוספירה כדוגמה עננות או מערכות לחץ משמעותיות כמעט ואינן קיימות בסטרטוספירה. בשל כך, מטוסי הסילון משייטים ברמות הנמוכות של הסטרטוספירה כדי להימנע ממערבולות אוויר המצויות בשכבת הטרופוספירה. כמו כן, בשכבה זו נעים בלוני פרויקט לון. הרוחות היציבות והקבועות בשכבה זו, עוזרות לשמור על מיקום הבלונים בצורה יעילה וחסכונית. הסטרטוספירה מכילה בין היתר את שכבת האוזון, בגובה של 10 עד 50 ק"מ. נוכחות אוזון בסטרטוספירה נצפה כבר בשנות ה-20 של המאה ה-20. התאוריה המסבירה את המנגנון המתאר את היווצרות שכבת האוזון, הידועה כמנגנון צ׳אפמן, תוארה על ידי המתמטיקאי הבריטי סידני צ׳אפמן בשנת 1930. המנגנון בין ארבעת השלבים מתחיל מפירוק של מולקולת חמצן ליצירת אטום חמצן בודד. מולקולת החמצן בולעת קרינה קצרת גל שמקורה מהשמש ומגיעה בעוצמה גבוהה יחסית לסטרטוספירה. קרינה זו היא שגורמת לפירוק החמצן בתהליך הנקרא פוטוליזה: O 2 + hv ⟶ O + O {\displaystyle {\ce {O_2 + hv -> O + O}}} אטומי החמצן ריאקטיבים מאוד מטבעם, ועל כן מגיבים במהירות עם אטום חמצן נוסף ליצירת מולקולת אוזון, בנוכחות של גוף שלישי M {\displaystyle {\ce {M}}} , המשמש כמייצב בתגובה: O + O 2 + M ⟶ O 3 + M {\displaystyle {\ce {O + O_2 + M -> O_3 + M}}} מולקולת האוזון, בדומה לחמצן בשלב הראשון, עוברת פוטוליזה ומתפרקת למולקולת חמצן ואטום חמצן מעורר: O 3 + hv ⟶ O 2 + O {\displaystyle {\ce {O_3 + hv -> O_2 + O}}} בשלב הרביעי והאחרון אטום החמצן המעורר עובר ייצוב מאוד מהיר לקבלת שתי מולקולות חמצן: O 3 + O ⟶ 2 O 2 {\displaystyle {\ce {O_3 + O -> 2O_2}}} בשל כך ששלבים 2 ו-3 מהירים מאוד ביחס לשלבים 1 ו-4, ריכוז האוזון נשאר יציב ומווסת על ידי היווצרות מצד אחד ובו זמנית פירוק מן הצד השני. האוזון הסטרטוספרי מתפקד כגז חממה. הוא בולע קרינה קצרת גל ופולט אנרגיה בצורה של חום לסביבתו. תופעה זו היא שמקיימת את תופעת האינוורסיה בסטרטוספירה. בנוסף, לקיום שכבת האוזון בסטרטופירה השלכות בריאותיות רבות. בשכבה זו מתרחשת רוב הבליעה של הקרינה העל-סגולה, שהיא בעלת פוטנצאיל לנזקים בריאותיים חמורים על מגוון החיים בכדור הארץ. כך שלמעשה נוכחות האוזון הסטרטוספרי מהווה מסנן קרינה המאפשר את קיום החיים. ערך מורחב – הידלדלות שכבת האוזון במחצית השנייה של המאה ה-20 שכבת האוזון הסטרטוספירת התחילה להתפרק במהירות רבה באזורי הקטבים. הדלדלות זו נבעה בשל פליטות של קבוצת מזהמים מלאכותיים מקבוצת CFC (אנ'). מאז יישומו של פרוטוקול מונטריאול ב-1989, ריכוזו של האוזון הסטרטוספרי חוזר להתייצב לרמתו המקורית טרם פליטות המזהמים. עם זאת, בשנים האחרונות עולות חשדות כי פליטות חדשות ולא חוקיות של CFC-11 שמקורם במפעלים בדרום-מזרח אסיה חוזרות להוסיף מזהמים לסטרטוספירה המפרקים את האוזון הסטרטוספרי. סטרטוספירה, באתר אנציקלופדיה בריטניקה (באנגלית) סטרטוספירה, דף שער בספרייה הלאומית באומגרטנר קפץ מ"קצה החלל" ונחת בבטחה, באתר ynet, 14 באוקטובר 2012 CHAPTER 10. STRATOSPHERIC OZONE, web.archive.org, ‏2019-09-30 Stephen A. Montzka, Geoff S. Dutton, Pengfei Yu, Eric Ray, An unexpected and persistent increase in global emissions of ozone-depleting CFC-11, Nature 557, 2018-05, עמ' 413–417 doi: 10.1038/s41586-018-0106-2