成層圏には地球のオゾン層がある

Google で「成層圏」と検索すると、トップの検索結果の 1 つはラスベガスのホテルとカジノです。しかし、シンシティに行ったことがないとしても、成層圏を(少なくとも)一度か二度は訪れたことがあるでしょう。飛行機で旅行する人にとって、この地球大気の境界を避けるのは困難です。

成層圏は、地球の大気中で 2 番目に低いレベルです。そこはオゾンガスと急風の要塞であり、雲はほとんどありませんが、生命は存続します。 「近宇宙」と呼ばれることもあるこの場所では、データや情報を収集し、高解像度の画像を撮影し、長距離の無人偵察ミッションをパイロットすることもできる新技術を企業や国が送り出そうと競い合っている。

1. 対流圏に接する大気層

突き詰めると、私たちは皆、 の生き物です。この大気層は、地球上のほぼすべての気象関連現象が展開される場所です。対流圏は地球の表面から始まりますが、その上部の境界はあまり一貫していません。あなたの緯度と現在の季節に応じて、 は頭上 4 ～ 12 マイル (7 ～ 20 キロメートル) のどこかに位置している可能性があります。

対流圏の上には、成層圏、中間圏、熱圏、外気圏があります。最初の 2 つのレベルに戻って話しましょう。

対流圏と成層圏の境界、つまり は、温度傾向が逆転した 2 つの領域を分けています。対流圏の内部では、地球の平均気温は高度とともに低下します。しかし、成層圏では話が異なり、上空に行くほど温度が高くなります。最終的には、上空 31 マイル (50 km) で成層圏の天井に到達します。その点を超えると、傾向は逆転し始めます。中間圏ではかなり寒くなる。

2. オゾン層はほとんどが成層圏に限定されている

オゾンガスは、太陽から送られる過剰な紫外線 (UV) 放射からこの地球を守っています。酸素原子で構成されるオゾンは、多くの日焼け止めと同様に、紫外線を吸収します。その重要なサービスがなければ、エコシステム全体が機能しなくなるでしょう。私たちの大気中のガスの供給は、ほとんどが有名なオゾン層に限定されています。そして、この層の約 90 パーセントは成層圏に含まれています。

これに関連して、高高度で成層圏の温度が上昇する理由はオゾンによって説明されます。太陽の紫外線だけでなく、対流圏からの赤外線も吸収します。結果？マイルが進むごとに温度が高くなる成層圏。

3. 成層圏の雲はまれです

ほとんど 。巻雲、層雲、積乱雲のいずれであっても、雲を作るには水滴や氷の結晶が必要です。したがって、比較的湿った対流圏は彼らにとって最適な環境です。でも成層圏は？それほど多くはありません。概して、それは雲の形成を促進するためだけです。

それでも、クラウド不足は必ずしも悪いことではありません。成層圏は、（大部分が）雲のない空と限られた乱気流を組み合わせており、航空会社のパイロットにとって魅力的な場所となっています。実際、ほとんどの民間航空機は成層圏の下層大気圏に着陸します。成層圏の雲が実際に形成されるとき、それらは氷と の混合によって生成されることがあります。また、冬には成層圏レベルの雲が見られます。

4. 成層圏を飛行する高高度気球

成層圏が民間ジェット機にとって魅力的であるのと同じ理由で、成層圏は気象観測気球や高高度偵察気球などの他の飛行物体にとって理想的です。たとえば、Near Space Labs は、保険、保全、災害対応、都市のスプロール化などのためのデータを収集するために、近宇宙に飛行することができます。これは自律型高高度気球で、高度 60,000 ～ 85,000 フィート (18,288 ～ 25,908 メートル) の成層圏に飛行します。 Swifty にはロボットが搭載されており、1 回の飛行で 154 ～ 400 平方マイル (386 ～ 1,000 平方キロメートル) の画像を撮影できます。

航空宇宙および防衛の請負業者エアロスターは、成層圏を飛行できるいくつかの異なる無人飛行船を持っています。これらの高高度気球の中には、単に流れに従って移動するものもありますが、エアロスターのようなナビゲーション機能を備えた気球もあります。

5. 成層圏の極渦は地球の気候に影響を与える

「 極渦」という言葉は最近よく使われます。しかし、皆さんは気づいていないかもしれませんが、北極地域では 2 種類の異なる極渦が見られます。一年中、対流圏の極渦が北極を取り囲んでいます。通常、北緯 40 度から 50 度の間で見られます。そのジェット気流は西から東へ移動し、冷たい空気と暖かい南流を分離するのに役立ちます。

さらに上には、成層圏の極渦があります。以下の対応物と同様に、これも反時計回りに動きます。しかし、成層圏の渦には季節性があり、毎年春に崩壊し、冬に再び形成されます。

風が最も強くなるのは、北極と低緯度の地域との間に大きな温度差があるときです。ただし、上昇ペースは速い。一部の科学者は、気候変動により成層圏の極渦が弱まり、通常なら極寒の風が南に向かうことを可能にしていると主張している。 (おそらく、同じ温度上昇が対流圏ジェットにも影響を与えているのでしょう。)

南半球の極渦を認めないとしたら、私たちは怠慢になるでしょう。これは南極の上空に位置し、北にあるものよりも優れています。

6. 細菌は成層圏でも生き残る

それらを収集するのは簡単ではありませんが、科学者たちは成層圏に漂っている微生物を発見したことが知られています。 2018年8月に同誌に掲載された研究では、研究者らがNASAの飛行機に搭載した空気捕捉探査機を設計・製作した。このガジェットは、高度 7 マイル (12 キロメートル) の地元の対流圏界面上空で飛び回る細菌を検出しました。

紫外線と極端な温度により、成層圏は生物にとって厳しい場所となります。そこで生き残るために、一部の細菌は日焼け止め色素や保護物質に依存しています。迅速な DNA 修復は、命を救うもう 1 つの方法です。

嵐や火山の噴火の際、微生物は成層圏を大気圏の高速道路として利用します。ここでは、風によって微生物が猛スピードで大陸を越えて運ばれ、微生物が分散します。たとえ限られた期間であっても、生命が私たちの成層圏に耐えられるという事実は、火星の生物の探索に大きな影響を与える可能性があります。