स्ट्रैटोस्फियर

समताप मंडल पृथ्वी के वायुमंडल की दूसरी परत है, जो क्षोभमंडल के ऊपर और मेसोस्फीयर के नीचे स्थित है।  समताप मंडल एक वायुमंडलीय परत है जो वायुमंडलीय स्तरीकरण तापमान परतों से बनी होती है, जिसमें आकाश में हवा की गर्म परतें और निचले आकाश में हवा की ठंडी परतें होती हैं, जो पृथ्वी की ग्रहीय सतह के निकट होती हैं। ऊंचाई के साथ तापमान में वृद्धि ओजोन परत  के माध्यम से सूर्य की पराबैंगनी (यूवी) विकिरण के अवशोषण का परिणाम है। तापमान उलटा क्षोभमंडल के विपरीत है, पृथ्वी की सतह के पास, जहां तापमान ऊंचाई के साथ घटता है।

क्षोभमंडल और समताप मंडल के बीच क्षोभसीमा सीमा है जो उलटा (मौसम विज्ञान) की प्रारंभ का सीमांकन करती है। भूमध्य रेखा के पास, समताप मंडल का निचला किनारा जितना ऊँचा होता है 20 km, मध्य अक्षांश पर 10 km, और भौगोलिक ध्रुव पर 7 km. तापमान औसत से होता है -51 C क्षोभसीमा के पास औसतन -15 C मेसोस्फीयर के पास। समतापमंडलीय तापमान भी समताप मंडल के भीतर बदलते हैं क्योंकि मौसम बदलते हैं, ध्रुवीय रात (सर्दियों) में विशेष रूप से कम तापमान तक पहुंचते हैं। समताप मंडल में हवाएं क्षोभमंडल में हवा के निकट पहुंचने से कहीं अधिक हो सकती हैं 60 m/s दक्षिणी ध्रुवीय भंवर में।

ओजोन परत
1930 में ब्रिटिश गणितज्ञ सिडनी चैपमैन (गणितज्ञ) के माध्यम से ओजोन परत के गठन का वर्णन करने वाले तंत्र का वर्णन किया गया था। आणविक ऑक्सीजन यूवी-सी क्षेत्र में अधिकतर 240 एनएम से कम तरंग दैर्ध्य पर उच्च ऊर्जा सूर्य के प्रकाश को अवशोषित करता है। होमोलिटिक रूप से विभाजित ऑक्सीजन अणुओं से उत्पन्न कट्टरपंथी आणविक ऑक्सीजन के साथ मिलकर ओजोन बनाते हैं। बदले में ओजोन आणविक ऑक्सीजन की समानता में बहुत अधिक तेजी से प्रकाशविघटन है क्योंकि इसमें एक मजबूत अवशोषण होता है जो लंबी तरंग दैर्ध्य पर होता है, जहां सौर उत्सर्जन अधिक तीव्र होता है। ओजोन (O3) फोटोलिसिस O और O2 उत्पन्न करता है ऑक्सीजन परमाणु उत्पाद वायुमंडलीय आणविक ऑक्सीजन के साथ मिलकर O3    में सुधार करता है, जिससे गर्मी निकलती है ।  तेजी से फोटोलिसिस और ओजोन का सुधार समताप मंडल को गर्म करता है, जिसके परिणामस्वरूप तापमान उलटा हो जाता है। ऊंचाई के साथ तापमान में यह वृद्धि समताप मंडल की विशेषता है; ऊर्ध्वाधर मिश्रण के प्रतिरोध का अर्थ है कि यह स्तरीकृत है। समताप मंडल के भीतर ऊंचाई के साथ तापमान बढ़ता है (तापमान व्युत्क्रमण देखें); समताप मंडल के शीर्ष का तापमान अधिकतर 270 केल्विन (-3°C या 26.6°F) होता है।

यह ऊर्ध्वाधर वायुमंडलीय स्तरीकरण, ऊपर गर्म परतों और नीचे ठंडी परतों के साथ, समताप मंडल को गतिशील रूप से स्थिर बनाता है: वायुमंडल के इस हिस्से में कोई नियमित संवहन और संबंधित अशांति नहीं है। चूंकि, असाधारण रूप से ऊर्जावान संवहन प्रक्रियाएं, जैसे कि ज्वालामुखी विस्फोट स्तंभ और गंभीर सुपरसेल में ओवरशूटिंग टॉप, बहुत ही स्थानीय और अस्थायी आधार पर समताप मंडल में संवहन कर सकते हैं। कुल मिलाकर, तरंग दैर्ध्य पर सौर यूवी का क्षीणन जो ओजोन परत के माध्यम से डीएनए को हानि पहुंचाता है, जीवन को समुद्र के बाहर ग्रह की सतह पर सम्मलित होने की अनुमति देता है। समताप मंडल में प्रवेश करने वाली सभी हवा को क्षोभमंडल से होकर निकलना चाहिए, न्यूनतम तापमान जो क्षोभमंडल और समताप मंडल को विभाजित करता है। ऊपर उठती हवा वस्तुतः जम कर सूख जाती है; समताप मंडल बहुत शुष्क स्थान है। समताप मंडल के शीर्ष को समताप मंडल कहा जाता है, जिसके ऊपर ऊंचाई के साथ तापमान घटता जाता है।

गठन
सिडनी चैपमैन ने समतापमंडलीय ओजोन के स्रोत और समतापमंडल के भीतर गर्मी उत्पन्न करने की इसकी क्षमता का सही विवरण दिया; उन्होंने यह भी लिखा कि परमाणु ऑक्सीजन के साथ प्रतिक्रिया करके ओजोन को नष्ट किया जा सकता है, जिससे आणविक ऑक्सीजन के दो अणु बन सकते हैं। अब हम जानते हैं कि अतिरिक्त ओजोन हानि तंत्र हैं और ये तंत्र उत्प्रेरक हैं जिसका अर्थ है कि उत्प्रेरक की एक छोटी मात्रा बड़ी संख्या में ओजोन अणुओं को नष्ट कर सकती है। पहला ओजोन के साथ हाइड्रॉक्सिल रेडिकल्स (•OH) की प्रतिक्रिया के कारण होता है। •OH जल वाष्प के साथ ओजोन प्रकाश-अपघटन के माध्यम से उत्पादित विद्युतीय रूप से उत्तेजित ऑक्सीजन परमाणुओं की प्रतिक्रिया से बनता है। जब समताप मंडल शुष्क होता है, तो मीथेन (CH4) के प्रकाश रासायनिक ऑक्सीकरण  के माध्यम से यथास्थान अतिरिक्त जलवाष्प उत्पन्न होता है।  O3  के साथ OH की प्रतिक्रिया से उत्पन्न HO2 कट्टरपंथी ऑक्सीजन परमाणुओं या ओजोन के साथ प्रतिक्रिया करके OH में पुनर्नवीनीकरण किया जाता है। इसके अतिरिक्त, सौर प्रोटॉन घटनाएं ओएच के बाद के गठन के साथ रेडियोलिसिस के माध्यम से ओजोन के स्तर को महत्वपूर्ण रूप से प्रभावित कर सकती हैं। नाइट्रस ऑक्साइड (N2O) सतह पर जैविक गतिविधि  के माध्यम से निर्मित होता है और समताप मंडल में NO में ऑक्सीकृत होता है; तथाकथित NOx कट्टरपंथी चक्र समतापमंडलीय ओजोन को भी नष्ट करते हैं। अंत में, क्लोरोफ्लोरोकार्बन अणुओं का समताप मंडल में प्रकाश-अपघटन होता है और क्लोरीन परमाणु छोड़ते हैं जो ओजोन के साथ प्रतिक्रिया करके क्लोरीन मोनोऑक्साइडस(CIO) और O2 देते हैं।  जब क्लोरीन मोनोऑक्साइडस(CIO) ऊपरी समताप मंडल में ओ के साथ प्रतिक्रिया करता है, या जब क्लोरीन मोनोऑक्साइडस(CIO) अंटार्कटिक ओजोन छिद्र के रसायन विज्ञान में स्वयं के साथ प्रतिक्रिया करता है, तो क्लोरीन परमाणुओं को पुनर्नवीनीकरण किया जाता है।

पॉल जे. क्रुटजन, मारियो जे. मोलिना और एफ. शेरवुड रोलैंड को समतापमंडलीय ओजोन के निर्माण और अपघटन का वर्णन करने वाले उनके काम के लिए 1995 में रसायन विज्ञान में नोबेल पुरस्कार से सम्मानित किया गया था।

विमान उड़ान


वाणिज्यिक विमान सामान्यतः 9 – की ऊंचाई पर क्रूज करते हैं जो समशीतोष्ण अक्षांशों में समताप मंडल के निचले भाग में  है। यह ईंधन दक्षता को अनुकूलित करता है, अधिकतर ट्रोपोपोज के पास कम तापमान और कम वायु घनत्व के कारण, एयरफ़्रेम पर परजीवी ड्रैग को कम करता है। दूसरे तरीके से कहा गया है, यह विमान के वजन के समान लिफ्ट को बनाए रखते हुए एयरलाइनर को तेजी से उड़ान भरने की अनुमति देता है। (ईंधन की खपत ड्रैग पर निर्भर करती है, जो लिफ्ट-टू-ड्रैग अनुपात  के माध्यम से लिफ्ट से संबंधित है।) यह हवाई जहाज को क्षोभमंडल के अशांति वाले मौसम से ऊपर रहने की भी अनुमति देता है।

समताप मंडल के भीतर कॉनकॉर्ड विमान मच 2 पर अधिकतर  60000 ft और SR-71 मैक 3 पर परिभ्रमण किया 85000 ft पर परिभ्रमण करता है।

क्योंकि ट्रोपोपॉज़ और निचले समताप मंडल में तापमान बढ़ती ऊंचाई के साथ अधिक हद तक स्थिर रहता है, वहां बहुत कम संवहन और इसके परिणामी विक्षोभ होते हैं। इस ऊंचाई पर अधिकांश विक्षोभ जेट धारा और अन्य स्थानीय पवन कतरों में बदलाव के कारण होता है, चूंकि नीचे के क्षोभमंडल में महत्वपूर्ण संवहन गतिविधि (तूफान) के क्षेत्र संवहन ओवरशूट के परिणामस्वरूप अशांति उत्पन्न कर सकते हैं।

24 अक्टूबर 2014 को, एलन यूस्टेस 135,890 ft पर एक मानवयुक्त गुब्बारे के लिए ऊंचाई रिकॉर्ड तक पहुंचने के लिए रिकॉर्ड धारक बन गया।. यूस्टेस ने वर्टिकल स्पीड स्काईडाइविंग के विश्व रिकॉर्ड भी तोड़ दिए, जो 1,321 किमी/घंटा (822 मील प्रति घंटे) के चरम वेग और 123,414 ft की कुल फ्रीफॉल दूरी - चार मिनट और 27 सेकंड तक चलने वाली ऊर्ध्वाधर गति स्काइडाइविंग के विश्व रिकॉर्ड को भी तोड़ दिया।

परिसंचरण और मिश्रण
समताप मंडल विकिरण, गतिशील और रासायनिक प्रक्रियाओं के बीच गहन अंतःक्रियाओं का एक क्षेत्र है, जिसमें गैसीय घटकों का क्षैतिज मिश्रण ऊर्ध्वाधर मिश्रण की समानता में बहुत तेजी से आगे बढ़ता है। समताप मंडल के समग्र परिसंचरण को ब्रेवर-डॉबसन परिसंचरण कहा जाता है, जो एक एकल-कोशिका वाला परिसंचरण है, जो उष्णकटिबंधीय से ध्रुवों तक फैला हुआ है, जिसमें उष्णकटिबंधीय क्षोभमंडल से हवा का उष्णकटिबंधीय अपवाह और हवा का अतिरिक्त-उष्णकटिबंधीय बहाव सम्मलित है। स्ट्रैटोस्फेरिक सर्कुलेशन एक मुख्य रूप से तरंग-संचालित परिसंचरण है जिसमें रॉस्बी-वेव पंपिंग नामक घटना में पश्चिम की ओर फैलने वाली रॉस्बी तरंगों के माध्यम से तरंग बल  द्वारा उष्णकटिबंधीय उत्थान को प्रेरित किया जाता है।

समतापमंडलीय संचलन की एक रोचक विशेषता उष्णकटिबंधीय अक्षांशों में अर्ध-द्विवार्षिक दोलन (क्यूबीओ) है, जो गुरुत्वाकर्षण तरंगों के माध्यम से संचालित होती है जो क्षोभमंडल में संवहनी रूप से उत्पन्न होती हैं। अर्ध-द्विवार्षिक दोलन (क्यूबीओ) एक द्वितीयक संचलन को प्रेरित करता है जो ट्रेसर के वैश्विक समतापमंडलीय परिवहन के लिए महत्वपूर्ण है, जैसे कि ओजोन या जल वाष्प।

अन्य बड़े पैमाने की विशेषता जो समतापमंडलीय परिसंचरण को महत्वपूर्ण रूप से प्रभावित करती है, वह है ब्रेकिंग ग्रहीय तरंगें जिसके परिणामस्वरूप मध्य अक्षांशों में तीव्र अर्ध-क्षैतिज मिश्रण होता है। यह टूटना सर्दियों के गोलार्ध में अधिक स्पष्ट है जहां इस क्षेत्र को "सर्फ जोन" कहा जाता है। यह टूटना लंबवत रूप से फैलने वाली ग्रहों की तरंगों और ध्रुवीय भंवर के रूप में ज्ञात पृथक उच्च क्षमता वाले वर्टिसिटी क्षेत्र के बीच अत्यधिक गैर-रैखिक संपर्क के कारण होता है। परिणामी विखंडन पूरे मध्य अक्षांश सर्फ क्षेत्र में हवा और अन्य ट्रेस गैसों के बड़े पैमाने पर मिश्रण का कारण बनता है। इस तेजी से मिश्रण का समय-काल उष्ण कटिबंध में ऊपर उठने और अत्याधिक उष्णकटिबंधीय में नीचे आने के धीमे समय-काल की समानता में बहुत छोटा है।

उत्तरी गोलार्ध की सर्दियों के समय, स्ट्रैटोस्फियर में रॉस्बी तरंगों के अवशोषण के कारण अचानक समताप मंडल की गर्माहट अधिकतर आधी सर्दियों में देखी जा सकती है, जब समताप मंडल में पूर्वी हवाएं विकसित होती हैं। ये घटनाएं अधिकांशतः असामान्य सर्दियों के मौसम से पहले होती हैं और 1960 के दशक की ठंडी यूरोपीय सर्दियों के लिए भी जिम्मेदार हो सकते हैं।

ध्रुवीय भंवर के स्ट्रैटोस्फेरिक वार्मिंग के परिणामस्वरूप यह कमजोर हो जाता है। जब भंवर मजबूत होता है, तो यह आर्कटिक में ठंडी, उच्च दबाव वाली वायुराशियों को बनाए रखता है;और वायु द्रव्यमान भूमध्य रेखा की ओर बढ़ता है, और मध्य अक्षांशों में मौसम में तेजी से परिवर्तन होता है।

बैक्टीरिया
जीवाणु जीवन समताप मंडल में जीवित रहता है, जिससे यह जीवमंडल का भाग बन जाता है। 2001 में, एक उच्च ऊंचाई वाले गुब्बारे के प्रयोग में धूल को 41 किलोमीटर की ऊंचाई पर एकत्र किया गया था और बाद में प्रयोगशाला में जांच करने पर उसमें जीवाणु सामग्री पाई गई थी।

पक्षी
कुछ पक्षी प्रजातियों के क्षोभमंडल के ऊपरी स्तरों पर उड़ने की सूचना मिली है। 29 नवंबर, 1973 को एक रुपेल गिद्ध (जिप्स रुपेपेली) को आइवरी कोस्ट से 37000 ft ऊपर एक जेट इंजन में निगल लिया गया था।   बार हेडेड हंस (एंसर इंडिकस) कभी-कभी माउंट एवरेस्ट पर प्रवास करते हैं, जिसका शिखर 8,848 m. है।

डिस्कवरी
1902 में, फ़्रांस के लिओन टीसेरेंक डी बोर्ट और जर्मनी के रिचर्ड असमन ने अलग-अलग किन्तु समन्वित प्रकाशनों और बाद के वर्षों के प्रेक्षणों में अधिकतर 11–14 किमी पर एक समतापीय परत की खोज को प्रकाशित किया, जो निचले समताप मंडल का आधार है। यह अधिकतर मानव रहित और कुछ मानवयुक्त उपकरण वाले गुब्बारों से तापमान प्रोफाइल पर आधारित था।

यह भी देखें

 * बड़ी छलांग
 * लॉकहीड यू-2
 * ओवरशूटिंग टॉप
 * ओज़ोन रिक्तीकरण
 * पेरिस गन (प्रोजेक्टाइल ऊपरी समताप मंडल तक पहुंचने वाली पहली कृत्रिम वस्तु थी)
 * पेरलान प्रोजेक्ट
 * प्रोजेक्ट एक्सेलसियर, 1961-2012 में उच्चतम रिकॉर्ड छलांग का विश्व रिकॉर्ड
 * रेड बुल स्ट्रैटोस, उच्चतम अंकित छलांग 2012-2014 के लिए विश्व रिकॉर्ड
 * RQ-4 ग्लोबल हॉक
 * सर्विस छत
 * ऊपरी-वायुमंडलीय बिजली

बाहरी संबंध

 * Current map of global winds and temperatures at the 10 hPa level.