Inhoud
De atmosfeer van de aarde heeft vier verschillende lagen, evenals een ijle buitenste laag die zich tot 10.000 kilometer (6.214 mijl) van de planeet kan uitstrekken in afwezigheid van zonnewind. De laagste atmosferische laag is de troposfeer, en de laag net daarboven is de stratosfeer. Onder de factoren die deze als twee afzonderlijke lagen definiëren, zijn verschillen in luchtdruk, temperatuur, temperatuurgradiënt, windsnelheid en windrichting.
Een verschuivende grens
De grens tussen de troposfeer en de stratosfeer wordt de tropopauze genoemd en is niet constant. Het is ongeveer 8 kilometer (5 mijl) boven de grond op de polen en ongeveer twee keer dat op de evenaar. De tropopauze is een isotherm - een regio met een stabiele temperatuur - waaronder al het planetenweer plaatsvindt. De tropopauze markeert meestal de bovenste limiet van wolkactiviteit; in plaats van boven deze isotherm uit te stijgen, spreiden grote stormwolken zich meestal horizontaal uit in een aambeeld. Bepaalde soorten wolken - nacreus of parelmoerwolken genoemd - vormen zich in de stratosfeer, maar meestal alleen op breedtegraden tussen 60 en 90 graden en alleen in de winter.
Temperatuurgradiënten
Weerpatronen komen voor in de troposfeer omdat de lucht nabij de grond warmer is dan de lucht op grotere hoogten; dit fenomeen is een gevolg van het feit dat de grond warmte van de zon absorbeert en uitstraalt. Vanwege deze negatieve temperatuurgradiënt met betrekking tot hoogte, kan warme lucht stijgen en een convectiestroom creëren die wind en wolken produceert. In de stratosfeer, die zich uitstrekt tot een hoogte van ongeveer 50 kilometer (31 mijl), stijgt de temperatuur met de hoogte als gevolg van het feit dat de ozonlaag in de bovenste stratosfeer zonlicht absorbeert en warmte naar beneden uitstraalt. De tropopauze is het gebied van constante temperatuur waarin de gradiëntrichting verandert.
Wind activiteit
De neiging om warme, met vocht beladen lucht te laten stijgen en koele lucht te laten vallen in de troposfeer creëert wind, wolken en neerslag. Vanwege lokale variaties in temperatuur en luchtdruk kunnen deze winden onregelmatig en soms extreem zijn. In de stratosfeer, waar de luchtdruk veel lager is en een plafond van warmere lucht voorkomt dat convectiestromen worden gevormd, zijn de omstandigheden stabieler. Er is hier vrijwel geen turbulentie, die wordt veroorzaakt door verticale luchtbewegingen, en de winden die bestaan, hoewel sterk, zijn stabiel en blazen in een horizontale richting. Commerciële vliegtuigen vliegen in de lagere stratosfeer om turbulentie te voorkomen.
Stratosferische luchtdruk
De troposfeer bevat ongeveer 75 procent van de gassen in de atmosfeer, en de stratosfeer, die een groter volume heeft, bevat ongeveer 19 procent van deze gassen. De luchtdruk in de stratosfeer is dienovereenkomstig lager: gemiddeld is de druk in de stratosfeer slechts ongeveer 10 procent of minder van de druk op zeeniveau. De ozonlaag, gelegen aan de bovenkant van de stratosfeer, is een van de belangrijkste kenmerken van deze atmosferische laag. Naast het creëren van een plafond van warme lucht dat voorkomt dat convectiestromen worden gevormd, filtert het ultraviolette straling van de zon die schadelijk zou zijn voor het leven aan de oppervlakte.