Мезопауза¶

Мезопауза — это переходный слой земной атмосферы между мезосферой и термосферой, характеризующийся минимальной температурой воздуха во всей атмосфере. Расположена на высоте примерно 80–90 километров над поверхностью Земли, хотя точная высота варьируется в зависимости от широты, сезона и солнечной активности. В мезопаузе заканчивается мезосфера (слой, где температура убывает с высотой) и начинается термосфера (слой, где температура вновь растет).

¶Физические характеристики

Средняя температура в мезопаузе составляет около −85 °C, однако в летние месяцы на средних и высоких широтах она может опускаться до −100 °C и ниже, что делает мезопаузу самым холодным местом в атмосфере Земли. Это явление объясняется рядом динамических процессов, включая адиабатическое охлаждение при подъеме воздушных масс в полярных регионах летом.

Давление в мезопаузе крайне низкое — примерно 0,001–0,01 гПа (1–10 мкбар), что составляет менее одной миллионной давления на уровне моря. Плотность воздуха здесь настолько мала, что длина свободного пробега молекул достигает десятков метров.

¶Границы и изменчивость

Высота мезопаузы непостоянна: в средних широтах она находится на высоте около 85 км, в полярных областях летом опускается до 80 км, а зимой поднимается до 90–95 км. Наблюдается также корреляция высоты мезопаузы с 11-летним циклом солнечной активности: в периоды максимума солнечной активности температура в мезопаузе несколько выше, а сама граница расположена выше.

В отличие от тропопаузы и стратопаузы, которые являются относительно четкими границами, мезопауза представляет собой достаточно размытый переходный слой толщиной в несколько километров. В ней происходит смена знака вертикального градиента температуры: ниже мезопаузы температура падает с высотой, выше — растет.

¶Серебристые облака

Мезопауза является областью образования серебристых (ночных светящихся) облаков — самых высоких облаков в атмосфере Земли. Они формируются на высоте 80–85 км, преимущественно в летние месяцы в высоких широтах, когда температура в мезопаузе опускается до минимальных значений. Облака состоят из мельчайших кристаллов льда, образующихся при конденсации водяного пара на метеорных частицах. Наблюдаются они после захода Солнца, когда нижние слои атмосферы уже находятся в тени, а мезопауза еще освещена солнечными лучами.

¶Динамические процессы

В мезопаузе наблюдаются сложные динамические явления, включая планетарные волны, приливные колебания и внутренние гравитационные волны, распространяющиеся из нижних слоев атмосферы. Эти волны играют ключевую роль в энергетическом балансе мезосферы и мезопаузы, перенося импульс и энергию из тропосферы.

Важной особенностью мезопаузы является ее охлаждение в летний период в полярных широтах, несмотря на постоянное солнечное излучение. Этот парадокс объясняется восходящим движением воздуха в летней полярной мезосфере, приводящим к адиабатическому расширению и охлаждению.

¶Исследования и значение

Изучение мезопаузы затруднено из-за ее высоты: она недоступна для обычных аэростатов и большинства самолетов, а спутники не могут находиться на таких низких орбитах длительное время из-за торможения о разреженную атмосферу. Основными методами исследования являются ракетное зондирование, лидары, радары и оптические наблюдения серебристых облаков.

Мезопауза важна для понимания вертикальной структуры атмосферы, процессов теплообмена между слоями, а также для моделирования климата, поскольку изменения в мезопаузе могут отражать глобальные климатические тенденции. В частности, наблюдения показывают долгосрочное охлаждение мезопаузы, связываемое с ростом концентрации парниковых газов в нижней атмосфере.

¶См. также

• Мезосфера
• Термосфера
• Тропопауза
• Стратопауза

¶Источники

• Брасье Г., Соломон С. Аэрономия средней атмосферы. — Л.: Гидрометеоиздат, 1987.
• Хргиан А. Х. Физика атмосферы. — М.: Издательство МГУ, 1986.
• Матвеев Л. Т. Курс общей метеорологии. Физика атмосферы. — Л.: Гидрометеоиздат, 1984.