Skip to main content

Mesosfeer, hoogte en kenmerkende temperatuur

De mesosfeer is het gedeelte van de atmosfeer tussen ongeveer 50 km hoogte (boven de stratosfeer) en ongeveer 90 km hoogte (onder de thermosfeer).

Zoals de troposfeer wordt ze gekenmerkt door temperaturen die dalen met toenemende hoogte. Aan de bovengrens van de mesosfeer bevindt zich het koudste gedeelte van de atmosfeer van de Aarde: de temperatuur kan er plaatselijk dalen tot 100 K (-173°C).

Meteoroïden en ruimtetuigen die de atmosfeer binnendringen

Het is eveneens in de mesosfeer dat vreemde voorwerpen (meteoroïden, ruimtetuigen) die de atmosfeer binnendringen, beginnen op te warmen. Ze komen met een grote snelheid de atmosfeer binnen, waarbij ze beginnen op te warmen door de wrijving met de luchtmoleculen in de mesosfeer, waar de luchtdichtheid niet meer te verwaarlozen is.

Men kan in 't algemeen zeggen dat de mesosfeer een "overgangszone" is tussen de ruimte waar de satellieten rondwentelen en de meer klassieke aardse atmosfeer.

Hoe metingen uitvoeren in de mesosfeer?

De mesosfeer is een gebied van de atmosfeer dat slecht gekend is en weinig begrepen wordt. Het is zeer moeilijk om er metingen uit te voeren om meerdere redenen: 

  • te hoog voor vliegtuigen (maximale hoogte ongeveer 25 km)
  • te hoog voor ballons (maximale hoogte ongeveer 45 km)
  • te laag voor satellieten (minimale hoogte ongeveer 130 km)

Mesosfeer, een overgangszone tussen de stratosfeer en thermosfeer

De "klassieke" atmosfeer waarin we leven, bestaat uit 78% stikstof en 21% zuurstof -alle overige aanwezige gassen vormen de overblijvende 1%. De wind is een beweging van de lucht die alle moleculen, wat ook hun scheikundige samenstelling is, op een zelfde manier doet bewegen. Het is het voornaamste transportmechanisme in de troposfeer en stratosfeer.

De laag boven de mesosfeer is de thermosfeer, waarin de satellieten rondwentelen. Hier is de lucht uiterst ijl en de samenstelling is veranderlijk in de tijd en naargelang de plaats. Het voornaamste transportverschijnsel is "moleculaire diffusie" dat de aanwezige gassen naargelang hun moleculaire massa verschillend beïnvloedt.Ten gevolge van de geringe dichtheid van de lucht zijn de temperatuurverschillen tussen dag en nacht aanzienlijk. Een groot gedeelte van de gasmoleculen is geïoniseerd, t.t.z. ze dragen een elektrische lading en ze zijn daardoor onderworpen aan de fysische wetten die ook gelden voor plasma's en die totaal verschillend zijn van de wetten die gelden voor neutrale gassen.

In veel opzichten is de mesosfeer een "overgangsgebied" tussen deze twee totaal verschillende omgevingen. De fysische en chemische processen gaan progressief van het éne regime in het andere over, wat aanleiding geeft tot complexe interacties tussen:

  • dynamische verschijnselen (wind, turbulentie, moleculaire diffusie)
  • fotochemie (ozon, waterstofhoudende stoffen, stikstofoxiden))
  • opwarming (absorptie van ultraviolet licht, uitstraling van infrarood licht)

Deze interacties zijn ongeveer even complex als die in de troposfeer waarin wij leven, en we zijn nog ver verwijderd van een volledig begrijpen van dergelijke processen.

De magnetosfeer doet de geladen deeltjes, die uitgezonden worden door de Zon, afwijken en belet hen om binnen te dringen tot in de onderste lagen van de atmosfeer, uitgezonderd in de poolgebieden waar botsingen tussen deze deeltjes en neutrale luchtmoleculen in de mesosfeer soms aanleiding geven tot het poollicht.

Mesosfeer en ozon

De grootte van het "ozongat" is sterk afhankelijk van de luchtcirculatie rond de polen. In de gehele stratosfeer worden de winden aangedreven door de
verstrooiing van de gravitatiegolven in de mesosfeer. Deze golven zijn vertikale oscillaties van luchtmassa's die ontstaan in de troposfeer ten gevolge van de winden boven bergmassieven en van onweer.

Deze golven verplaatsen zich vervolgens opwaarts, zoals watergolven zich verplaatsen over de zee. En zoals de watergolven uitlopen op het strand, sterven ook de gravitatiegolven uit in de mesosfeer omdat de luchtdichtheid er te laag is om zich te kunnen voortplanten. Bij het uitsterven, ontstaan er sterke winden die de volledige luchtcirculatie in de stratosfeer aandrijven. Eén van de noodzakelijke voorwaarden om de volledige evolutie van het "ozongat" te kunnen voorspellen, is een volledig begrijpen van de complexe dynamische fenomenen in de mesosfeer. Het begrijpen is erg moeilijk omdat de voornoemde golfverschijnselen zeer veranderlijk zijn met de tijd.

Figuur 1: Een 'vallende ster' gespot vanuit de ruimte tijdens de Perseïden meteorenzwerm. Credits: NASA, Astronaut Ron Garan van het Internationaal Ruimtestation
Figuur 2: De mesosfeer gaat van 50 km tot ongeveer 90km hoogte.