Karakteristik, fungsi, suhu stratosfer

itu stratosfer Ini adalah salah satu lapisan atmosfer bumi, yang terletak di antara troposfer dan mesosfer. Ketinggian batas bawah stratosfer bervariasi, tetapi dapat diambil sebagai 10 km untuk garis lintang tengah planet ini. Batas atasnya adalah ketinggian 50 km di permukaan bumi.

Atmosfer bumi adalah selubung gas yang mengelilingi planet ini. Menurut komposisi kimia dan variasi suhu, itu dibagi menjadi 5 lapisan: troposfer, stratosfer, mesosfer, termosfer dan eksosfer.

Troposfer memanjang dari permukaan bumi hingga ketinggian 10 km. Lapisan berikutnya, stratosfer, bergerak dari 10 km ke 50 km di atas permukaan bumi.

Tinggi mesosfer berkisar dari 50 km hingga 80 km. Termosfer dari 80 km hingga 500 km, dan akhirnya eksosfer memanjang dari ketinggian 500 km hingga 10.000 km, menjadi batas dengan ruang antarplanet.

Indeks

• 1 Karakteristik stratosfer
  • 1.1 Lokasi
  • 1.2 Struktur
  • 1.3 Komposisi kimia
• 2 Temperatur
• 3 Pembentukan ozon
• 4 fungsi
• 5 Penghancuran lapisan ozon
  • 5.1 Senyawa CFC
  • 5.2 Nitrogen oksida
  • 5.3 Penipisan dan lubang pada lapisan ozon
  • 5.4 Perjanjian internasional tentang pembatasan penggunaan CFC
• 6 Mengapa pesawat terbang tidak terbang di stratosfer?
  • 6.1 Pesawat yang terbang di troposfer
  • 6.2 Mengapa diperlukan booth bertekanan?
  • 6.3 Penerbangan di stratosfer, pesawat supersonik
  • 6.4 Kekurangan pesawat supersonik yang dikembangkan hingga saat ini
• 7 Referensi

Karakteristik stratosfer

Lokasi

Stratosfer terletak di antara troposfer dan mesosfer. Batas bawah lapisan ini bervariasi dengan garis lintang atau jarak ke garis terestrial khatulistiwa.

Di kutub planet ini, stratosfer dimulai antara 6 dan 10 km di atas permukaan bumi. Di khatulistiwa mulai dari ketinggian 16 dan 20 km. Batas atas adalah 50 km di atas permukaan bumi.

Struktur

Stratosfer memiliki struktur sendiri dalam lapisan, yang ditentukan oleh suhu: lapisan dingin di bagian bawah, dan lapisan panas di bagian atas.

Juga, stratosfer memiliki lapisan di mana terdapat konsentrasi tinggi ozon, yang disebut lapisan ozon atau ozonosfer, yang berjarak antara 30 hingga 60 km di atas permukaan bumi..

Komposisi kimia

Senyawa kimia terpenting di stratosfer adalah ozon. 85 hingga 90% dari total ozon yang ada di atmosfer bumi ada di stratosfer.

Ozon terbentuk di stratosfer melalui reaksi fotokimia (reaksi kimia di mana cahaya mengintervensi) yang kekurangan oksigen. Sebagian besar gas di stratosfer masuk dari troposfer.

Stratosfer mengandung ozon (O₃), nitrogen (N₂), oksigen (O₂), nitrogen oksida, asam nitrat (HNO)₃), asam sulfat (H₂SO₄), silikat dan senyawa terhalogenasi, seperti klorofluorokarbon. Beberapa zat ini berasal dari letusan gunung berapi. Konsentrasi uap air (H₂Atau dalam keadaan gas) di stratosfer, sangat rendah.

Di stratosfer, campuran gas secara vertikal sangat lambat dan praktis nol, karena tidak adanya turbulensi. Karena alasan ini, senyawa kimia dan bahan lain yang memasuki lapisan ini tetap di dalamnya untuk waktu yang lama.

Suhu

Suhu di stratosfer menyajikan perilaku sebaliknya dari yang ada di troposfer. Pada lapisan ini suhunya meningkat dengan ketinggian.

Peningkatan suhu ini disebabkan oleh terjadinya reaksi kimia yang melepaskan panas, di mana ozon ikut campur (O₃). Di stratosfer ada sejumlah besar ozon, yang menyerap radiasi ultraviolet berenergi tinggi dari Matahari.

Stratosfer adalah lapisan yang stabil, tanpa turbulensi yang mencampur gas. Udara dingin dan padat di bagian terendah dan di bagian paling tinggi panas dan terang.

Pembentukan ozon

Di stratosfer, molekul oksigen (O₂) dipisahkan oleh efek radiasi ultraviolet (UV) dari Matahari:

O₂  +  UV LIGHT → O + O

Atom oksigen (O) sangat reaktif dan bereaksi dengan molekul oksigen (O₂) untuk membentuk ozon (O₃):

O + O_{2 →}  O₃  +  Panas

Dalam proses ini panas dilepaskan (reaksi eksoterm). Reaksi kimia ini adalah sumber panas di stratosfer dan berasal dari suhu tinggi di lapisan atas.

Fungsi

Stratosfer memenuhi fungsi perlindungan dari semua bentuk kehidupan yang ada di planet Bumi. Lapisan ozon mencegah radiasi ultraviolet (UV) berenergi tinggi dari mencapai permukaan bumi.

Ozon menyerap sinar ultraviolet dan terurai menjadi atom oksigen (O) dan molekul oksigen (O₂), seperti yang ditunjukkan oleh reaksi kimia berikut:

O₃  + UV LIGHT → O + O₂

Di stratosfer, proses pembentukan dan penghancuran ozon berada dalam keseimbangan yang mempertahankan konsentrasi konstannya.

Dengan cara ini, lapisan ozon berfungsi sebagai perisai pelindung terhadap radiasi UV, yang merupakan penyebab mutasi genetik, kanker kulit, perusakan tanaman dan tanaman pada umumnya..

Penghancuran lapisan ozon

Senyawa CFC

Sejak 1970-an, para peneliti telah menyatakan keprihatinan besar tentang efek berbahaya klorofluorokarbon (CFC) pada lapisan ozon..

Pada tahun 1930 penggunaan senyawa chlorofluorocarbon yang disebut freon komersial diperkenalkan. Di antaranya adalah CFCl₃ (Freon 11), CF₂Cl₂ (Freon 12), C₂F₃Cl₃ (Freon 113) dan C₂F₄Cl₂ (Freon 114). Senyawa ini mudah kompresif, relatif tidak reaktif, dan tidak mudah terbakar.

Mereka mulai digunakan sebagai pendingin di AC dan lemari es, menggantikan amonia (NH₃) dan sulfur dioksida (SO)₂) cair (sangat beracun).

Selanjutnya, CFC telah digunakan dalam jumlah besar dalam pembuatan barang plastik sekali pakai, sebagai bahan pendorong untuk produk komersial dalam bentuk aerosol kalengan, dan sebagai pelarut untuk membersihkan kartu perangkat elektronik.

Penggunaan CFC yang meluas dan berskala besar telah menyebabkan masalah lingkungan yang serius, karena yang digunakan dalam industri dan penggunaan zat pendingin dibuang ke atmosfer..

Di atmosfer, senyawa ini menyebar perlahan ke stratosfer; pada lapisan ini mereka mengalami dekomposisi akibat radiasi UV:

CFCl_{3 →} CFCl₂  +  Cl

CF₂Cl_{2  →} CF₂Cl + Cl

Atom klorin bereaksi sangat mudah dengan ozon dan menghancurkannya:

Cl + O₃  → ClO + O₂

Satu atom klorin dapat menghancurkan lebih dari 100.000 molekul ozon.

Nitrogen oksida

NOx dan NOx nitrogen oksida₂ mereka bereaksi dengan menghancurkan ozon. Kehadiran nitrogen oksida ini di stratosfer adalah karena gas yang dipancarkan oleh mesin pesawat supersonik, emisi dari aktivitas manusia di Bumi, dan aktivitas vulkanik.

Penipisan dan lubang di lapisan ozon

Pada 1980-an ditemukan bahwa lubang di lapisan ozon telah terbentuk di atas wilayah Kutub Selatan. Di daerah ini jumlah ozon berkurang setengahnya.

Ditemukan juga bahwa di atas Kutub Utara dan di seluruh stratosfer, lapisan ozon telah menipis, yaitu, ia telah mengurangi lebarnya karena jumlah ozon telah menurun secara signifikan..

Hilangnya ozon di stratosfer memiliki konsekuensi serius bagi kehidupan di planet ini, dan beberapa negara telah menerima bahwa pengurangan drastis atau penghapusan total penggunaan CFC diperlukan dan mendesak..

Perjanjian internasional tentang pembatasan penggunaan CFC

Pada tahun 1978, banyak negara melarang penggunaan CFC sebagai propelan untuk produk komersial dalam bentuk aerosol. Pada tahun 1987, sebagian besar negara-negara industri menandatangani apa yang disebut Protokol Montreal, sebuah perjanjian internasional di mana tujuan ditetapkan untuk pengurangan bertahap produksi CFC dan penghapusan totalnya pada tahun 2000.

Beberapa negara telah melanggar Protokol Montreal, karena pengurangan dan penghapusan CFC ini akan mempengaruhi ekonomi mereka, menempatkan kepentingan ekonomi di atas kelestarian kehidupan di planet Bumi.

Mengapa pesawat terbang tidak terbang di stratosfer?

Selama penerbangan pesawat ada 4 kekuatan dasar: angkat, berat pesawat, hambatan dan daya dorong.

Lift adalah gaya yang menahan pesawat dan mendorongnya ke atas; semakin tinggi kepadatan udara, semakin besar liftnya. Berat, di sisi lain, adalah gaya gravitasi bumi yang menarik pesawat ke pusat bumi.

Perlawanan adalah kekuatan yang memperlambat atau mencegah kemajuan pesawat. Gaya resistensi ini bertindak berlawanan arah dengan lintasan pesawat.

Push adalah gaya yang menggerakkan pesawat ke depan. Seperti yang kita lihat, dorongan dan angkat mendukung penerbangan; berat dan hambatan bertindak untuk merugikan penerbangan pesawat.

Pesawat itu mereka terbang di troposfer

Pesawat komersial dan sipil untuk jarak pendek, terbang sekitar 10.000 meter, yaitu di batas atas troposfer.

Di semua pesawat, perlu ada tekanan kabin, yang terdiri dari pemompaan udara terkompresi di kokpit pesawat..

Mengapa pressurisasi stan diperlukan?

Ketika pesawat naik ke ketinggian yang lebih tinggi, tekanan atmosfer eksternal berkurang dan kandungan oksigen juga berkurang.

Jika udara bertekanan tidak dipasok ke kabin, penumpang akan menderita hipoksia (atau penyakit gunung), dengan gejala seperti kelelahan, pusing, sakit kepala dan kehilangan kesadaran karena kekurangan oksigen.

Jika terjadi kegagalan dalam pasokan udara terkompresi ke kabin atau dekompresi, keadaan darurat akan muncul ketika pesawat harus turun segera, dan semua penumpangnya harus memakai masker oksigen.

Penerbangan di stratosfer, pesawat supersonik

Pada ketinggian lebih dari 10.000 meter, di stratosfer, kepadatan lapisan gas lebih rendah, dan karenanya daya angkat yang mendukung penerbangan juga lebih rendah.

Di sisi lain, pada kadar oksigen yang tinggi ini (O₂) di udara lebih kecil, dan ini diperlukan baik untuk pembakaran bahan bakar diesel yang membuat mesin pesawat bekerja, dan untuk tekanan yang efektif di kabin.

Pada ketinggian lebih dari 10.000 meter di atas permukaan bumi, pesawat harus melaju dengan kecepatan sangat tinggi, disebut supersonik, mencapai lebih dari 1.225 km / jam di permukaan laut..

Kekurangan dari pesawat supersonik berkembang hingga saat ini

Penerbangan supersonik menghasilkan ledakan sonik, yang merupakan suara sangat keras mirip dengan guntur. Suara-suara ini berdampak negatif pada hewan dan manusia.

Selain itu, pesawat supersonik ini perlu menggunakan lebih banyak bahan bakar, dan karenanya menghasilkan lebih banyak polutan udara daripada pesawat yang terbang di ketinggian lebih rendah..

Pesawat supersonik membutuhkan mesin yang jauh lebih kuat dan bahan khusus yang mahal untuk pembuatannya. Penerbangan komersial sangat mahal secara ekonomis sehingga implementasinya belum menguntungkan.

Referensi

1. S.M., Hegglin, M.I., Fujiwara, M., Dragani, R., Harada, dan et. (2017). Penilaian uap air troposferik dan stratosfer atas dan ozon dalam analisis ulang sebagai bagian dari S-RIP. Kimia dan Fisika Atmosfer. 17: 12743-12778. doi: 10.5194 / acp-17-12743-2017
2. Hoshi, K., Ukita, J., Honda, M. Nakamura, T., Yamazaki, K. et all. (2019). Peristiwa Vortex Kutub Stratosfer yang Lemah yang Dimodulasi oleh Kehilangan Es Laut Arktik. Jurnal Penelitian Geofisika: Atmosfer. 124 (2): 858-869. doi: 10.1029 / 2018JD029222
3. Iqbal, W., Hannachi, A., Hirooka, T., Chafik, L., Harada, Y. et all. (2019). Kopling Dinamik Troposfer-Stratosfer Berkenaan dengan Variabilitas Jet Eddy-Driven Atlantik Utara. Badan Sains dan Teknologi Jepang. doi: 10.2151 / jmsj.2019-037
4. Kidston, J., Scaife, A.A., Hardiman, S.C., Mitchell, D.M., Butchart, N. et al. (2015). Pengaruh stratosfer pada aliran jet troposfer, trek badai dan cuaca permukaan. Alam 8: 433-440.
5. Stohl, A., Bonasoni P., Cristofanelli, P., Collins, W., Feichter J. et al. (2003). Pertukaran stratosfer-troposfer: Tinjauan, dan apa yang telah kita pelajari dari STACCATO. Jurnal Penelitian Geofisika: Atmosfer. 108 (D12). doi: 10.1029 / 2002jD002490
6. Rowland F.S. (2009) Penipisan Ozon Stratosferik. Dalam: Zerefos C., Contopoulos G., Skalkeas G. (eds) Dua Puluh Tahun Tolak Ozon. Springer. doi: 10.1007 / 978-90-481-2469-5_5