В январе, мае, июле и сентябре 2019 года отмечались существенные отдельные отклонения ежедневных значений ОСО от нормы. Все аномалии, зарегистрированные на территории России и прилегающих территориях, были положительными. Средние значения ОСО над большей частью территории России в I квартале 2020 г. были ниже средних значений за период 1974–1984 гг. Над островами и побережьем Северного Ледовитого океана, в Центральной и Восточной Сибири снижение достигало 25–28%. Межгодовые флуктуации озона, по мнению ученых, вызваны причинами динамического характера. Это не позволяют однозначно определить многолетний тренд общего содержания озона.
Над стратосферой, примерно до высоты 80 км, лежит слой мезосферы. Наблюдениями с помощью метеорологических ракет установлено, что общее повышение температуры, наблюдающееся в стратосфере, заканчивается на высотах 50-55 км. Выше этого слоя температура понижается и у верхней границы мезосферы достигает –90 °С. Понижение температуры в мезосфере с высотой на различных широтах и в течение года происходит неодинаково. Снижение температуры происходит с большей скоростью в высоких широтах, медленней – в низких широтах. Средний вертикальный градиент температуры для мезосферы равен 0,23–0,31 °С на 100 м. Температура в мезосфере опускается до –138 °С. В верхней мезосфере (в слое мезопаузы) понижение температуры с высотой прекращается. Как показали новейшие исследования в высоких широтах, температура на верхней границе мезосферы летом на несколько десятков градусов ниже, чем зимой [48].
Атмосфера, лежащая выше 80 км, состоит главным образом из азота и кислорода. Выше мезосферы, на высоте от 80 до 800 км над поверхностью Земли, расположена термосфера, для которой характерно повышение температуры с высотой. По данным, полученным преимущественно с помощью ракет, установлено, что в термосфере уже на уровне 150 км температура воздуха достигает 220–240 °С, а на уровне 200 км более 500 °С. Выше температура продолжает повышаться и на уровне 500–600 км превышает 1500 °С. Предполагают, что газы, составляющие атмосферу выше 400–500 км, находятся в атомарном состоянии. Наблюдениями с помощью искусственных спутников Земли, было установлено: в течение суток температура в верхней термосфере значительно колеблется и достигает около 2000 °С. Температура газа – мера средней скорости движения молекул. В высоких слоях, где плотность воздуха очень мала, столкновения между молекулами, находящимися на больших расстояниях, очень редки. Чем вызван подъем температуры в высоких слоях атмосферы, ученые не знают. На высотах выше 110–120 км кислород почти весь становится атомарным. В сумерки, или перед восходом солнца, при ясной погоде, здесь наблюдаются тонкие облака серебристо-синего цвета, уходящие за горизонт. Природа серебристых облаков изучена слабо.
Давление и плотность воздуха с высотой быстро уменьшаются. Воздух на высоте 300–400 км и выше – разреженный, в течение суток его плотность сильно изменяется. Исследования показывают, что изменение плотности согласуется с положением Солнца. Наибольшая плотность воздуха – около полудня, наименьшая – ночью. Объясняют тем, что верхние слои атмосферы реагируют на изменение электромагнитного излучения Солнца. Поверхность, разделяющая термосферу от экзосферы, испытывает колебания в зависимости от изменения солнечной активности и других факторов. Экзосфера (сфера рассеяния) – самая верхняя часть атмосферы, расположена выше 800 км. Она мало изучена. По данным наблюдений температура в экзосфере с высотой возрастает предположительно до 2000°. Частицы в экзосфере, двигаясь с огромными скоростями, почти не встречаются друг с другом.
6.4. Ионосферные слои в атмосфере планеты
К ионосфере относится область атмосферы выше 50 км, содержащая заряженные частицы. Особенностью атмосферы выше 60-80 км является ее ионизация, т. е. процесс образования большого количества электрически заряженных частиц – ионов. Положительно и отрицательно заряженные атомы и молекулы называются ионами. Ионы и свободные электроны делают газ проводником электричества. Менее всего изучены высокие слои атмосферы. Современное понимание атмосферного электричества в начале XX века в физику внес Вильсон (C.T.R. Wilson). Он обнаружил наличие ионов в атмосфере и показал, что Земля заряжена отрицательно, а космические лучи вызывают разрядку планеты. Ранее предполагали, что верхняя граница атмосферы находится на высоте около 1000 км. Представление ученых о ионосфере Земли изменилось, после запуска искусственных спутников на орбиту. Результаты исследований показали, что околоземное пространство заполнено заряженными частицами. На основе торможения искусственных спутников Земли было установлено, что на высотах 700–800 км в 1 см3 содержится до 160 тысяч положительных ионов атомного кислорода и азота.