Детская энциклопедия

Меню сайта











За пределами тропосферы

Первые сведения о составе верхних слоев атмосферы Земли, ее плотности и других харак­теристиках были получены косвенными мето­дами: наблюдениями за свечением ночного неба, полярными сияниями, серебристыми облаками, вспышками метеоров и другими явлениями, происходящими в верхних слоях воздушной оболочки Земли.

Затем появились методы зондирования, «про­щупывания» атмосферы радиоволнами. Пронизывая атмосферу, радиоволны по-разному отра­жаются от различных ее слоев и, возвращаясь обратно в виде слабого радиоэха, позволяют по степени отражения их судить о плотности, составе и электрических свойствах верхних слоев атмосферы.

Развитие ракетной техники дало в руки ученых новое мощное средство для научных исследований. Высотные ракеты позволили под­нимать различные физические приборы непо­средственно в верхние слои атмосферы и прово­дить измерения, так сказать, «на месте».

Величины, измеренные «на небе», приборы запоминают и записывают, а потом с помощью так называемой системы радиотелеметрии пере­дают на Землю.

Исследования верхних слоев атмосферы при помощи ракет, систематически проводимые со­ветскими учеными, дали ценные научные резуль­таты. Но все же ракеты приносят довольно огра­ниченные сведения. Дело в том, что, подни­маясь вертикально вверх, ракета позволяет как бы осуществить вертикальный разрез атмо­сферы. По существу измеряются данные об атмосфере только над одной точкой земного шара и за очень небольшой отрезок времени, так как ракета находится в полете всего не­сколько минут. А свойства верхних слоев атмо­сферы сильно изменяются в зависимости от ши­роты и долготы места, от времени суток и года, поэтому одновременно охватить измерениями весь земной шар можно только при помощи искусственных спутников Земли.

С помощью спутников удалось особенно под­робно исследовать ионосферу слой сильно ионизованного воздуха, окружающего нашу планету на высоте от 70—80 до 400—500 км. До запуска спутников свойства ионосферы изу­чались по отражениям и преломлениям радио­волн, посылаемых с Земли. Направление радио­волн со спутников в ионосферу позволило глуб­же и точнее исследовать ее свойства.

Много интересных сведений дали также физические приборы, непосредственно измеря­ющие концентрацию заряженных частиц (элек­тронов и положительных ионов). Оказалось, что ионосфера простирается значительно выше, чем предполагалось ранее. До последнего вре­мени считалось, что концентрация электронов на высотах более 300—400 км быстро падает. Однако непосредственные измерения, прове­денные на спутниках, показали, что даже на высотах порядка 800—1000 км концентрация электронов очень велика и только в 10 раз меньше наибольшей концентрации, наблюдаемой на высоте 300 км. Столь существенное уточ­нение данных о слоях ионосферы, лежащих выше слоя с максимальной концентрацией, объясняется тем, что эта область недоступна для наблюдений наземными средствами радио­зондирования и сведения о ней могли принести только спутники и космические ракеты.

Результаты ракетных исследований ионо­сферы полностью подтвердили, что состояние этого слоя атмосферы всецело определяется солнечной активностью — излучением Солнца. Ионосфера как бы «дышит» в такт с горячим дыханием Солнца. Вспышки на Солнце выбра­сывают потоки корпускул — частиц солнечной материи, которые, достигая газовой оболочки Земли, непрерывно изменяют ее электрические характеристики. Не только корпускулярное, но и коротковолновое излучение Солнца непре­рывно воздействует на ионосферу. На освещен­ной Солнцем половине земного шара состояние ионосферы иное, чем на теневой.

Исследования, проведенные на спутниках, принесли ученым много неожиданностей. На­пример, плотность воздуха на высоте полета спутников оказалась в несколько раз большей, чем ожидалось. На высоте 266 км она при­мерно в 10 млрд. раз меньше, чем у поверх­ности Земли, но дальше плотность уменьшается сравнительно медленно.

Прежде условно считали, что на высоте 1 тыс. км земная атмосфера переходит в меж­планетный газ, а теперь, после проведенных исследований, ученые смогли установить, что эта граница значительно выше и достигает 2,5—3 тыс. км.

Спутники и ракеты обнаружили, что верх­ние слои атмосферы такие же неспокойные, как и нижние,— там также дуют ветры, при­чем с огромными скоростями.

Вся толща атмосферы не только неспокойна, но и неоднородна. На высотах до 100 км атмос­фера хорошо «перемешана» и ее состав при­мерно такой же, как у земной поверхности. Выше происходит расслоение — доля легких газов с высотой увеличивается. Кроме того, оказалось, что, начиная с высоты 100 км, моле­кулы кислорода распадаются на атомы и выше 150 км кислород встречается только в атомар­ном состоянии. А с высоты 250 км и выше атмосфера состоит в основном из атомов азота и кислорода.

С помощью спутников ученые узнали много нового о температуре верхних слоев газовой оболочки Земли. Было замечено, что в измене­нии температуры и плотности атмосферы имеется та же повторяемость, что и у различных видов солнечной деятельности. Особенно силь­ны воздействия Солнца на атмосферу в годы максимумов солнечной активности. Очень пока­зателен в этом смысле пример с длительностью существования третьего советского искусствен­ного спутника Земли. Спутник продержался на орбите на полгода дольше, чем было рас­считано. Оказалось, что причина этого не в ошибках расчета, а в том, что использовались данные о плотности верхних слоев атмосферы за 1957—1958 гг., когда был максимум солнеч­ной активности. В 1959 и в начале 1960 г. солнечная активность снизилась, уменьшилась плотность атмосферы и сопротивление ее дви­жению спутника; естественно, увеличился и срок жизни спутника.





 
Календарь
«  Декабрь 2016  »
ПнВтСрЧтПтСбВс
   1234
567891011
12131415161718
19202122232425
262728293031

Новые статьи
Каталог статей
Как подготовить ребенка к школе
Освоение навыков чтения
Природные материалы на уроках труда

Статистика




 
Адрес почты Вопросы по рекомендациям, размещению рекламы и обратных ссылок обращайтесь pochta@enciklopediya1.ru
2013 © 2016