成層圏の特徴、機能、温度



の 成層圏 それは対流圏と中間圏の間に位置する地球の大気の層の一つです。成層圏の下限の高度はさまざまですが、惑星の中緯度では10 kmと見なすことができます。その上限は地球の表面上の50 kmの高度です.

地球の大気は、惑星を囲む気体の封筒です。化学組成と温度の変動に応じて、それは5つの層に分かれています：対流圏、成層圏、中間圏、熱圏と外圏.

対流圏は地球の表面から高さ10 kmまで伸びています。次の層である成層圏は、地球の表面から10 kmから50 km上にあります。.

中間圏の高さは50 kmから80 kmです。 80kmから500kmまでの熱圏、そして最後に500kmから10,000kmまでの高さに広がる、惑星間空間の限界.

索引

  • 1成層圏の特徴
    • 1.1場所
    • 1.2構造
    • 1.3化学組成
  • 2気温
  • 3オゾン生成
  • 4つの機能
  • 5オゾン層の破壊
    • 5.1 CFC化合物
    • 5.2窒素酸化物
    • 5.3オゾン層の薄層化と穴
    • 5.4 CFCの使用制限に関する国際協定
  • 6飛行機が成層圏を飛行しない理由?
    • 6.1対流圏を飛行する航空機
    • 6.2ブースの加圧が必要な理由?
    • 6.3成層圏のフライト、超音速機
    • 6.4今日までに開発された超音速航空機の短所
  • 7参考文献

成層圏の特徴

場所

成層圏は、対流圏と中間圏の間に位置しています。この層の下限は、緯度や赤道地上線までの距離によって異なります.

惑星の極では、成層圏は地球の表面から6〜10 km上で始まります。赤道では、高度は16〜20 kmです。上限は地球の表面から50キロです。.

構造

成層圏は温度によって定義される層の中にそれ自身の構造を持っています：冷たい層は底にあり、熱い層は上にあります.

また、成層圏にはオゾン層またはオゾン層と呼ばれる高濃度のオゾンが存在する層があり、これは地球の表面から30〜60 km上にあります。.

化学組成

成層圏で最も重要な化合物はオゾンです。地球の大気中に存在する全オゾンの85から90％は成層圏にあります.

オゾンは、酸素を被る光化学反応（光が干渉する化学反応）によって成層圏に形成されます。成層圏のガスの多くは対流圏から入ります.

成層圏にはオゾンが含まれています（O3）、窒素（N）2）、酸素（O）2）、窒素酸化物、硝酸（HNO）3）、硫酸（H）2そう4）、ケイ酸塩およびクロロフルオロカーボンのようなハロゲン化化合物。これらの物質のいくつかは火山噴火から来ます。水蒸気の濃度（H2あるいは成層圏の気体状態では、非常に低いです。.

成層圏では、乱流がないため、垂直方向の気体の混合は非常に遅く、事実上ゼロです。このため、この層に入る化合物や他の物質は長期間その中に残ります。.

気温

成層圏の気温は、対流圏の気温とは逆のふるまいをします。この層では気温は高度とともに上昇する.

この温度上昇は、オゾンが介在する熱を放出する化学反応の発生によるものです。3）成層圏にはかなりの量のオゾンがあり、それは太陽からの高エネルギー紫外線を吸収します.

成層圏はガスを混ぜる乱流のない安定した層です。最も低い部分では空気は寒くて濃く、最も高い部分では暑くて軽いです。.

オゾン生成

成層圏の酸素分子（O2）太陽からの紫外線（UV）の影響で解離します。

○2  +  UVライト→O + O

酸素原子（O）は反応性が高く、酸素分子（O）と反応します。2）オゾン（O）を形成する3）：

O + O2→  ○3  +  熱

この過程で熱が放出される（発熱反応）。この化学反応は成層圏の熱源であり、その高温は上層に由来します.

機能

成層圏は、地球上に存在するあらゆる形態の生命の保護機能を果たします。オゾン層は高エネルギー紫外線（UV）放射が地球の表面に到達するのを防ぎます。.

オゾンは紫外線を吸収し、原子状酸素（O）と分子状酸素（O）に分解します。2次の化学反応によって示されるように、

○3  + UVライト→O + O2

成層圏では、オゾンの生成と破壊のプロセスは、その一定の濃度を維持するというバランスにあります。.

このように、オゾン層は、一般的に遺伝的突然変異、皮膚癌、作物や植物の破壊の原因となる紫外線に対する保護シールドとして機能します。.

オゾン層の破壊

フロン化合物

1970年代以来、研究者たちはオゾン層へのクロロフルオロカーボン（CFC）の有害な影響について大きな懸念を表明してきました。.

1930年に、商業用フレオンと呼ばれるクロロフルオロカーボン化合物の使用が導入されました。これらの中にはCFClがあります3 （フロン11）、CF2Cl2 （フロン12）、C2F3Cl3 （フレオン113）とC2F4Cl2 （フロン114）。これらの化合物は、容易に圧縮可能で、比較的反応性がなく、不燃性です。.

アンモニア（NH）の代わりに、エアコンや冷蔵庫の冷媒として使われるようになりました。3）と二酸化硫黄（SO）2）液体（高毒性）.

その後、ＣＦＣは、使い捨てのプラスチック製品の製造において、缶詰のエアロゾルの形態の市販製品の推進剤として、および電子デバイスカードを洗浄するための溶媒として大量に使用されてきた。.

産業界や冷媒用途で使用されているものは大気中に排出されるため、CFCの広範囲で大規模な使用は深刻な環境問題を引き起こしています。.

大気中では、これらの化合物は成層圏にゆっくりと拡散します。この層では紫外線によって分解します。

CFCl3→ CFCl2  +  Cl

CF2Cl2  → CF2Cl + Cl

塩素原子はオゾンと非常に簡単に反応して破壊します。

Cl + O3  →ClO + O2

単一の塩素原子が10万個を超えるオゾン分子を破壊する可能性があります.

窒素酸化物

NOxおよびNOx窒素酸化物2 彼らはオゾンを破壊することによって反応する。成層圏におけるこれらの窒素酸化物の存在は、超音速航空機エンジンによって放出されたガス、地球上の人間活動からの放出、および火山活動によるものです。.

オゾン層の薄層化と穴

1980年代に、オゾン層のオリフィスが南極地域の上に形成されたことが発見されました。この地域ではオゾンの量は半分に減っていた.

また、北極圏から成層圏全体にわたって、オゾン層が薄くなっている、つまりオゾンの量が大幅に減少したために幅が狭くなっていることもわかりました。.

成層圏でのオゾンの損失は地球上の生命に重大な影響を及ぼし、そしていくつかの国はCFCの使用の徹底的な減少または完全な除去が必要かつ緊急であることを受け入れました。.

フロンの使用制限に関する国際協定

1978年には、多くの国がエアロゾルの形の商品の推進剤としてのCFCの使用を禁止しました。 1987年に、大多数の先進工業国がいわゆるモントリオール議定書に署名しました。これは、2000年にCFC製造の段階的削減とその全廃を目標に設定された国際協定です。.

いくつかの国がモントリオール議定書に違反しました。なぜなら、このようなCFCの削減と排除は自国の経済に影響を及ぼし、地球上の生命を保護する前に経済的利益をもたらすからです.

飛行機が成層圏を飛行しない理由?

飛行機の飛行中に4つの基本的な力があります：揚力、飛行機の重さ、抵抗と推力.

揚力は飛行機を支えて押し上げる力です。空気密度が高いほど、揚力も大きくなります。一方、重さは、地球の重力が飛行機を地球の中心に向かって引っ張る力です。.

抵抗は飛行機の前進を遅らせるか妨げる力です。この抵抗力は平面の軌道と反対方向に作用します.

押しは飛行機を前方に動かす力です。見てのとおり、プッシュとリフトは飛行に有利です。重さと抵抗は飛行機の飛行を不利にするように働く.

その航空機 彼らは対流圏を飛ぶ

商業用および民間用航空機は短距離で、高さはおよそ10,000メートルまで、つまり対流圏の上限です.

すべての飛行機で、それは飛行機のコックピットで圧縮空気のポンピングからなる客室の加圧があることが必要です.

ブースの加圧が必要な理由?

航空機がより高い高度に上昇するにつれて、外部大気圧は減少し、酸素含有量も減少します.

加圧空気が客室に供給されないと、乗客は低酸素症（または山酔い）を患い、疲労、めまい、頭痛、酸素欠乏による意識喪失などの症状を伴う.

客室への圧縮空気の供給または減圧に障害が発生した場合、航空機がすぐに降下しなければならない緊急事態が発生し、搭乗者全員が酸素マスクを着用する必要があります。.

成層圏のフライト、超音速機

10,000メートルを超える高さでは、成層圏では、気体層の密度が低くなるため、飛行に有利な揚力も低くなります。.

一方、これらの高い高さでは酸素含有量（2）空気中では小さく、これは航空機のエンジンを作動させるディーゼル燃料の燃焼とキャビン内での効果的な加圧の両方に必要です。.

地球の表面から10,000メートルを超える高さでは、飛行機は超音速と呼ばれる非常に高速で移動しなければならず、海抜1,225 km /時を超えます。.

現在までに開発された超音速航空機の欠点

超音速飛行はいわゆる音の爆発を引き起こします、それは雷に似た非常に大きな騒音です。これらの騒音は動物や人間に悪影響を及ぼす.

加えて、これらの超音速航空機はより多くの燃料を使用する必要があり、したがってより低い高度で飛行する航空機よりも多くの大気汚染物質を生成する。.

超音速航空機は、製造のためにはるかに強力なエンジンと高価な特殊材料を必要とします。民間便は非常に経済的に高価だったので、それらの実施は収益性がありませんでした.

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