Egidijus Rimkus „<strong>Meteorologijos</strong> įvadas“2.7 pav. Atmosferos terminiai sluoksniai (pagal Pidw<strong>ir</strong>ny, 2006)Apatinis atmosferos sluoksnis pavadintas troposfera (graikiškas žodis tropos reiškiamaišymąsi). Ji prasideda nuo paklotinio pav<strong>ir</strong>šiaus <strong>ir</strong> apima apie 8 km ties ašigaliais bei apytiksliai16 km ties pusiauju (2.8 pav.).Troposferos aukštis yra proporcingas vidutinei jos temperatūrai. Todėl vasarą jos aukštisdidesnis nei žiemą. Troposferoje vyksta intensyvus horizontalus <strong>ir</strong> vertikalus oro maišymasis. Čiasusikaupę beveik visi atmosferos vandens garai, susidaro absoliuti dauguma debesų.Pagrindinis šio sluoksnio bruožas – vyraujantis orotemperatūros mažėjimas didėjant aukščiui. Vidutiniškaitroposferoje kas 100 m oro temperatūra sumažėja 0,65 °C.Vertikalus temperatūros gradientas yra kiek mažesnisapatinėje troposferos dalyje (apie 0,5 °C) nei v<strong>ir</strong>šutinėje (apie0,7–0,8 °C). Realūs dydžiai konkrečiame troposferossluoksnyje gali labai sk<strong>ir</strong>tis nuo vidutinių <strong>ir</strong> jie priklauso nuoparos, metų laiko, oro masės tipo <strong>ir</strong> kt. Neretai oro temperatūradidėjant aukščiui kyla (žr. skyrelį “Inversijos”) arba mažėjadaugiau nei 1°C/100 m. Troposferos v<strong>ir</strong>šuje oro temperatūranukrinta iki –50 – –80 °C.2.8 pav. Troposferos storio <strong>ir</strong>platumos ryšys.Ties v<strong>ir</strong>šutine troposferos riba oro temperatūros kritimas sulėtėja, o dar aukščiau pradeda kilti.Pereinamasis sluoksnis kuriame vertikalus temperatūros gradientas artimas 0 °C/100m, vadinamastropopauze. Tropopauzės storis nuolat kinta <strong>ir</strong> svyruoja nuo kelių šimtų metrų iki kelių kilometrų.Oro judėjimas šiame pereinamajame sluoksnyje nėra intensyvus, tačiau tam tikrose platumosetropopauzės aukštyje susidaro santykinai siauri, bet labai stiprūs oro srautai, vadinami atmosferossraujymėmis (žr. skyrelį „Atmosferos sraujymės“), kuriuose vėjo greitis gali v<strong>ir</strong>šyti net 100 m/s.V<strong>ir</strong>š tropopauzės prasideda iki 50 km aukščio besitęsianti stratosfera (lot. strato –sluoksnis), pasižyminti temperatūros augimu didėjant aukščiui. P<strong>ir</strong>muosius kilometrus (iki 20 kmaukščio) stratosferoje oro temperatūra auga labai iš lėto (beveik nesikeičia), o vėliau greitai didėjaTies v<strong>ir</strong>šutine stratosferos riba oro temperatūra svyruoja nuo –20 iki +10 °C (vidutinis dydis –3 °C).Temperatūros augimas aiškinamas tuo, kad ultravioletinę Saulės spinduliuotę intensyviaisugeria ozonas. Stratosferoje yra daugiau kaip 90 %, viso atmosferos ozono kiekio. Nors didesnisozono kiekis fiksuojamas visoje stratosferoje, didžiausia koncentracija yra 20–25 km aukštyje.Tačiau, net <strong>ir</strong> čia ozono molekulių koncentracija yra vos kelios (iki dešimties) milijoninės dalys.Dažnai ši atmosferos dalis (daugiausia sutampanti su stratosfera), pasižyminti santykinai dideleozono koncentracija, yra vadinama ozonosfera arba ozono sluoksniu.25
Egidijus Rimkus „<strong>Meteorologijos</strong> įvadas“2.9 pav. Oro temperatūros kaitatroposferoje bei apatinėje stratosferoje(Lutgen, Tarbuck, 2001)Kadangi tropopauzė ties pusiauju yra aukščiaunei v<strong>ir</strong>š ašigalio, stratosferos temperatūra vasarą v<strong>ir</strong>šašigalio yra aukštesnė nei v<strong>ir</strong>š pusiaujo (2.9 pav.). Beto, vasarą apatinės troposferos poliarinėse srityse daugdidesnis ozono kiekis, kuris intensyviai sugeriaultravioletinius Saulės spindulius. Žiemą temperatūrossk<strong>ir</strong>tumai stratosferos įva<strong>ir</strong>iose platumose nedideli.Stratosferoje labai susilpnėja vertikalus oromaišymasis. Nors įprasti debesodaros procesaistratosferoje praktiškai nevyksta, šaltuoju metų laikugali susidaryti perlamutriniai debesys.Sk<strong>ir</strong>iamasis sluoksnis tarp stratosferos <strong>ir</strong>aukščiau esančios mezosferos vadinamas stratopauze.Čia atmosferos slėgis vos siekia 1 hPa.Mezosfera tęsiasi iki 80–85 km aukščio. Jojeoro temperatūra mažėja didėjant aukščiui <strong>ir</strong> 80 kmaukštyje nukrenta iki –90– –100 °C (tai pati šalčiausiaatmosferos vieta). Žema oro temperatūra aiškinama tuo,jog atmosfera sugeria labai mažai Saulės spinduliuotės.Temperatūros svyravimus lemia platuma <strong>ir</strong> metų laikas.Apatinėje mezosferoje susidaro dideli terminiai kontrastai tarp vasaros <strong>ir</strong> žiemos polių(siekiantys net 35 °C), o sluoksnio v<strong>ir</strong>šuje dėl atmosferos c<strong>ir</strong>kuliacijos mezosferoje ypatumų tiesvasaros poliumi oro temperatūra žemesnė negu ties žiemos.Mezosfera pasižymi intensyviu vertikaliu oro maišymusi bei dideliais vėjo greičiais.Vidutinis horizontalus oro judėjimo greitis 65–70 km aukštyje siekia net 60–70 m/s. Mezosferojesusidaro sidabriniai debesys.V<strong>ir</strong>š mezopauzės (atmosferos slėgis yra mažesnis nei 0,01 hPa) prasideda termosfera. Orotemperatūra termosferoje labai stipriai išauga <strong>ir</strong> priklausomai nuo Saulės aktyvumo gali pasiekti600–2000 K. Toks oro temperatūros didėjimas sietinas su tuo, jog pačias trumpiausias Saulėsspinduliuotės bangas sugeria molekulinio deguonies likučiai. Kadangi oras yra visiškai išretėjęs(artimas vakuumui), pavienės, net <strong>ir</strong> labai greitai judančios molekulės neperneša bent kiek didesniošilumos kiekio, todėl tame aukštyje esantį kūną aplinkos oras nesušildytų.V<strong>ir</strong>š termopauzės (400–500 km aukštyje) prasideda egzosfera. Tai išorinis atmosferossluoksnis, palengva pereinantis į kosminę erdvę. Šiame aukštyje į v<strong>ir</strong>šų judanti molekulė ištrūksta išŽemės gravitacinio lauko, o jos susidūrimo su kita molekule tikimybė yra labai menka.Oro sudėties kaita vertikalia kryptimiPagal sudėtį atmosfera sk<strong>ir</strong>stoma į homosferą <strong>ir</strong> heterosferą. Homosfera apima sluoksnį iki80–100 km aukščio <strong>ir</strong> pasižymi tuo, kad šiame sluoksnyje pagrindinių atmosferos dujų procentinėsudėtis (taip pat jų molinė masė) išlieka pastovi. V<strong>ir</strong>š jos esančioje heterosferoje atmosferos sudėtisdidėjant aukščiui kinta. Greitai didėja lengvųjų dujų (H 2 , He), o mažėja sunkiųjų dujų (Ar)procentinė dalis (2.2 lentelė). Šias dalis sk<strong>ir</strong>ia pereinamasis sluoksnis, vadinamas turbopauze.XIX amžiaus pradžioje J. Daltonas suformulavo dėsnį, jog bendras dujų, susidedančių išdujų mišinio, slėgis yra lygus atsk<strong>ir</strong>ų dujų dalinių slėgiui sumai, kai tos atsk<strong>ir</strong>os dujos pasisk<strong>ir</strong>stobendrame mišinio tūryje. Tai reiškia, kad visos į oro sudėtį įeinančios dujos sudaro tarytumsavarankišką atmosferą <strong>ir</strong> jų slėgis didėjant aukščiui mažėja, nepriklausomai nuo kitų dujų slėgio.Todėl teoriškai, vykstant gravitaciniam dujų pasisk<strong>ir</strong>stymui, sunkiųjų dujų kiekis nuo pat žemėspav<strong>ir</strong>šiaus turėtų mažėti greičiau nei lengvųjų, o procentinė oro sudėtis keistis. Tokiu atveju jau100 km aukštyje atmosfera turėtų susidaryti vien iš vandenilio <strong>ir</strong> helio. Tačiau oras nebūna ramybėsbūsenos <strong>ir</strong> dėl vertikalaus oro maišymosi iki 80–100 km aukščio atmosferos dujų procentinė sudėtispraktiškai nekinta.26