なぜ中間圏は地球の大気の最も冷たい層なのですか?


ベストアンサー

他の答えが示唆しているように、中間圏密度は低く、したがって太陽の紫外線放射は低いです。中間圏の組成は表面と同じですが(約80%N2、19%O2、1%Ar、400 ppmv CO2)、密度が低いということは、地球から吸収された赤外線が再吸収されることなくスペース。したがって、この領域の正味の冷却があります。

中間圏の2番目の特徴は、放射平衡にないことです。つまり、吸収された放射線は放出された放射線と等しくありません。違いは波のダイナミクスによるものです。下層大気で生成され、上向きに伝播する波は、ビーチに近づく水の波のように、エネルギーを節約するために密度が減少するにつれて振幅が大きくなります。波は、冬は東向き、夏は西向きの風と放射平衡にある成層圏を通過するときにフィルタリングされ、冬は西向きの波のみ、夏は東向きの波のみを通過します。波が中間圏に到達すると、波は非常に大きな振幅に達するため、波は壊れてエネルギーを散逸させ、運動量を蓄積することができます。この勢いは実際に放射によって引き起こされる風を打ち消し、80〜90 km近くの高度で地球の循環を逆転させ、夏の半球から冬に向かって風を作り出します。

連続性のため、この極から極への循環が風を引き起こします夏の極の近くでは、空気が上向きと赤道方向に移動すると発散し、冬の極の近くでは、空気が極と下向きに移動すると収束します。つまり、夏の成層圏界面の上の空気の小包は、約90 kmと赤道方向に上向きに移動し、最終的には約3〜4週間後に冬の極に到達し、そこで圧縮されて下に押し下げられます。空気の膨張により、夏の極域中間圏は、放射を考慮した場合よりもはるかに低温になります(約70℃)。逆に、冬の極域中間圏の圧縮により、放射強制力の場合よりも約20℃暖かくなります。

最も顕著な効果は、極域の夏の中間圏の過剰な動的冷却により、そこに見られる数ppmの水蒸気が凝縮して雲を形成します。太陽が低層大気に沈むと、高緯度では、これらの雲は80 km近くで太陽に照らされたままになり、夜光雲(夜光雲)として知られています。

回答

成層圏から成層圏に、熱圏から中間圏界面に分離された地球大気の第3層。それは50kmから80kmの間にあります。中間圏の上部は、-90°C付近の大気の最も冷たい部分です。中間圏で高くなると、空気は冷たくなります。中間圏では、下の成層圏よりも空気がはるかに薄くなります(密度が低くなります)。太陽から入ってくる電磁放射を吸収する空気分子は少なくなります。これには、紫外線を吸収して成層圏を加熱するオゾン分子が含まれます。中間圏では、薄い空気と少量のオゾンが空気の温暖化を防ぎます。中間圏の二酸化炭素もこの層を冷やすのに役立ちます。 CO2分子は、他の分子で跳ね返るときに熱エネルギーを吸収します。 CO2は、そのエネルギーの一部を放射放出と呼ばれるプロセスで光子として放出します。それらの光子のいくつかは上向きに宇宙に移動します。これは中間圏から熱を運び去ります。これが中間圏が最も冷たい部分である理由です

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