.
Меню сайта
|
За пределами тропосферыЗа пределами тропосферыПервые 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.
|
ПОИСК
Block title
|