|
|
Слои воздушного океана
Долгое время люди могли судить о свойствах воздушного океана только по наблюдениям с земли. По-настоящему проникать в его тайны наука стала, когда изобрели средства для подъема измерительных приборов в верхние слои атмосферы. Из опыта горных восхождений и первых подъемов воздушных шаров стало известно, что температура воздуха понижается с высотой. Именно поэтому даже в разгар лета в жарких тропических странах вершины высоких гор одеты сверкающими вечными снегами. Было установлено, что температура воздуха понижается на каждый километр подъема в среднем на 5—6°. В отдельных слоях атмосферы и в отдельные дни это понижение температуры может быть больше или меньше. Иногда даже встречаются слои, в которых температура повышается с высотой: такое явление назвали инверсией или поворотом хода температуры. Заметили также, что очень редко температура понижается до 10° на 1 км подъема и никогда не превышает этой величины: Но вот исследователи стали проникать все выше, запуская воздушные шары — зонды, к которым прикреплялись самопишущие приборы. На некоторой высоте шары лопались, и приборы с записями опускались на парашютах. Шары-зонды стали проникать на высоты более 10— 11 км, и тут обнаружилось, что выше этого уровня температура с высотой перестает падать. Вначале не поверили приборам: решили, что они нагреваются солнцем. Однако потом пришлось признать, что выше 10—11 км действительно начинается совершенно иной слой атмосферы, в котором с высотой температура не понижается, а остается постоянной. Этот слой ученые назвали стратосферой, в отличие от нижнего слоя — тропосферы. До высоты 11 км, т. е. в тропосфере, содержится 3/4 всей массы атмосферы. Здесь образуются также почти все облака, отсюда выпадают дожди и снег. Явления, которые мы называем погодой, развиваются именно в тропосфере. Со временем совершенствовались старые и появлялись новые приборы для изучения атмосферы. Вместо шаров-зондов стали применять радиозонды — поднимающиеся на шарах автоматические радиостанции, которые передают показания измерительных приборов на землю. Выяснилось, что толщина тропосферы все время изменяется и неодинакова в разных местах земного шара. Чем меньше приходит тепла от солнца, чем холоднее тропосфера, тем она тоньше. В наших умеренных широтах толщина тропосферы колеблется от 8 до 13 км, иногда уменьшаясь до 6 км или увеличиваясь до 15 км. Над Южным и Северным полюсами толщина в среднем равна 8 км, а над экватором достигает 17 км. Чем толще тропосфера, тем холоднее стратосфера: ведь в тропосфере температура с высотой понижается. Поэтому средняя температура в стратосфере над Арктикой равна -45°, над нашими широтами -55°, над экватором -80°. Таким образом, оказывается, что над более теплой толстой тропосферой лежит более холодная стратосфера, и, наоборот, над холодной тонкой тропосферой — теплая стратосфера. Вначале, после открытия стратосферы, предполагали, что она простирается до верхней границы атмосферы и постепенно переходит в космическое безвоздушное пространство. Затем появилось новое средство метеорологических наблюдений — ракета, которая стала достигать высот в сотни километров. Очень интересные данные удалось получить с помощью искусственных спутников. Все эти наблюдения показали, что в стратосфере температура с высотой остается постоянной только до 40 км. Здесь стратосфера кончается. Выше до уровня 80 км простирается мезосфера, где температура падает, и на верхней границе мезосферы понижается до -90°. Выше 80 км располагается ионосфера. Температура ионосферы возрастает с высотой и достигает на некоторых уровнях очень больших величин, порядка сотен градусов. Но это не значит, что попавший туда человек заживо зажарится: плотность воздуха там так мала, что невозможно ощутить разницу с безвоздушным космическим пространством, имеющим температуру абсолютного нуля (-273°). Температуру мы ощущаем по той интенсивности, с какой молекулы вещества бомбардируют поверхность нашего тела. Скорость движения молекул и представляет физическую сущность температуры вещества; вот эта скорость и возрастает в ионосфере до весьма больших пределов, которые могли бы соответствовать очень высокой температуре воздуха в обычном понимании этого слова. Выше 800 км над Землей кончается ионосфера и начинается зона рассеяния. Отсюда частицы воздуха ускользают в мировое пространство, покидая навсегда нашу планету. В этой зоне воздух настолько разрежен, что его частица может пролететь сотни километров, не столкнувшись с другой. Чтобы представить себе это, достаточно сказать, что на высоте 100 км от одного столкновения до другого частица воздуха может пролететь расстояние в 1—2 см, тогда как у поверхности Земли — не более одной стотысячной доли сантиметра! По некоторым признакам частицы газов, составляющих воздух, встречаются до высот 1500—2000 км. Этот уровень можно считать верхней границей атмосферы.
|
|
