성층권

성층권과 중간권 사이를 가로질러가는 우주왕복선 엔데버호. 주황색으로 보이는 부분은 대류권이고 그 위에 흰색으로 보이는 부분이 성층권이다.

“ 오존층이 있는 안정된 대기층 ”

성층권(영어: stratosphere)은 지구의 대기의 두 번째 층으로서, 대류권 위, 중간권 아래에 위치한다. 이 층에서는 고도가 올라갈수록 기온이 상승하기 때문에 공기의 대류현상이 일어나지 않고 아주 안정되어 있다. 성층권과 대류권 사이의 면은 대류권계면이라고 하는데, 이곳은 대기열역학적으로 평형상태에 있다. 중위도지방에서 성층권은 고도 10-13km에서 시작하여 고도 50km까지 뻗어있다. 반면 극지방에서 성층권은 고도 8km부터 시작하며, 적도에 가까운 곳에는 18km부터 시작한다.

오존층과 기온분포

성층권에서는 고도가 높아질수록 온도가 증가한다. 성층권 최상부의 기온은 3°C에 이른다. 성층권이 이런 기온분포를 나타내는 것은 이곳에 위치한 오존(O₃)이 햇빛 중 고에너지의 자외선(UVB, UVC)을 흡수하고 단원자 산소(O)와 이원자 산소 분자(O₂)로 분해되면서 열을 방출하기 때문이다. 성층권 상부에는 자외선이 많아 오존의 분해가 활발하게 이뤄지므로 단원자 산소가 가장 많이 있다. 따라서 오존의 합성도 성층권 상부에서 가장 활발하게 이뤄진다. 반면에 성층권 하부로 내려갈수록 자외선량도 감소하기 때문에 오존의 생성과 분해도 더 적게 일어난다. 결과적으로 성층권에서는 상부로 갈수록 기온이 증가하게 되며, 따라서 성층권에서는 대류현상이 일어나지 않는다. 성층권의 상부에는 성층권계면이 있으며, 이를 기준으로 위쪽부터는 고도에 따라 기온이 감소하게 된다.

항공기

여객기는 중위도 지역에서 일반적으로 고도 9-12km 상공(성층권 하부에 해당)을 비행한다. 이 고도에서는 공기의 밀도가 낮아 여객기에 가해지는 기생항력이 적기 때문에 보다 적은 연료로 효율적으로 비행하는 것이 가능해진다. 또한, 대류권에서 벌어지는 각종 기상현상(극심한 난기류)을 피할 수 있다.

영국과 프랑스 사이를 운항하던 초음속 여객기인 콩코드는 18km 상공을 비행하고, 미국의 초음속 전략정찰기인 SR-71은 26km 상공을 비행한다.