Meteoweb.ru
     Интернет-журнал
 
главная страница
о проекте
обратная связь
текущая погода
солнечный монитор
 
прогнозы погоды на 5 - 10 сут.
метеостанции проекта
фотодневник погоды
карты погоды
астрономические наблюдения

Сегодня:
25.02.2017 

 4 февраля (04:19 UTC)
 11 февраля (00:33 UTC)
 18 февраля (19:33 UTC)
 26 февраля (14:58 UTC)
 Весеннее равноденствие
 20.03, 04:30 UTC
 Летнее солнцестояние
 20.06, 22:34 UTC
 Осеннее равноденствие
 22.09, 14:21 UTC
 Зимнее солнцестояние
 21.12, 10:44 UTC
 

Об истории исследования верхних слоев атмосферы Земли

Подготовил Малахов О.
Опубликовано 12-01-2010

Мы живем на дне воздушного океана, который простирается вверх на тысячи километров. И все наблюдаемые нами погодные явления происходят в его самом нижнем, тончайшем слое – тропосфере. Ее мощность по высоте в умеренных широтах составляет 10 – 12 км, в полярных широтах 8 – 10 км и 16 – 18 км в тропиках. По сравнению с протяженностью всей толщи атмосферы это ничтожно мало. Но в тропосфере, как уже было отмечено выше, сосредоточена вся наша погода со всем многообразием явлений и циркуляций. Также в ней сосредоточено 4/5 всей массы атмосферного воздуха.

Тем не менее, вышележащие слои земной атмосферы не менее важны для всего живого на нашей планете. Слой озона, находящийся в следующем за тропосферой слое – стратосфере, – является надежной преградой на пути к поверхности Земли гибельной для всего живого ультрафиолетовой радиации. Помимо этого установлено, что межгодовые вариации общего содержания озона (ОСО) в глобальном масштабе являются индикаторами изменений климата. А по изменениям ОСО в отдельных географических точках можно судить о предстоящих аномалиях приземной температуры в удаленных от этой точки географических районах в долгосрочной (до 40 дней) перспективе, что, несомненно, со временем может быть использовано для более точных долгосрочных прогнозов погоды.

Для изучения верхних слоев атмосферы длительное время применялись различные косвенные методы, к которым относятся прежде всего наблюдения за распространением звуковых волн, сумеречным небом, метеорными следами, перемещением перламутровых и серебристых облаков и др.

В 1930 году впервые для исследования атмосферы выпущен радиозонд, изобретенный советским метеорологом П.А. Молчановым, а в 1933 году Г.А. Прокофьев, К.Д. Годунов и Е.К. Бирнбаум поднялись на стратостате «СССР-1» на высоту 19 км.

В 1934 году состоялся выдающийся полет в стратосферу на высоту 22 км, однако при спуске экипаж в составе П.Ф. Федосеенко, А.Б. Васенко и И.Д. Усыскина погиб. Но записи научных наблюдений сохранились.

В 40–50-х годах прошлого столетия благодаря техническому прогрессу и оснащению метеорологии радиотехническими средствами стало возможным непосредственное измерение многих параметров атмосферы на высотах вначале до 20 – 30 км, а затем и до 60 – 100 км. Запуски метеорологических ракет и искусственных спутников Земли значительно расширили эти возможности.

Высокие радиозондовые подъемы позволили сделать важное открытие в стратосфере. Были обнаружены значительные сезонные (муссонные) изменения градиента температуры экватор – полюс и связанные с ними изменения режима давления и ветра.

Важным этапом стал Международный геофизический год, который длился с 1 июля 1957 года по 31 декабря 1958 года. Ученые из 64 стран вели исследования Земли по единой программе. За это время в СССР было запущено 112 метеорологических и 13 геофизических ракет. Полученные международными командами ученых данные позволили детально изучить строение атмосферы и особенности ее циркуляции до высоты 20 – 30 км.

Высотные наблюдения в верхней экваториальной стратосфере обнаружили многоцикличность воздушных течений – квазидвухлетнюю в нижней стратосфере и шестимесячную в верхней. При этом оба цикла находятся в определенной взаимосвязи.

21 февраля 1958г. в СССР был произведен запуск метеорологической ракеты весом 1520 кг, которая достигла рекордной высоты для одноступенчатых ракет этого класса – 473 км, а в конце лета того же года ракета поднялась на высоту 450 км, имея вес 1690 кг.

Использование в исследованиях атмосферы метеорологических и геофизических ракет позволило ученым получать надежные данные до высоты около 80 – 100 км.

Существенно новые данные о явлениях в околоземном пространстве были получены с помощью автоматических межпланетных станций «Луна-1», «Луна-2» и «Луна-3», запущенных соответственно 2 января, 12 сентября и 4 октября 1959 года. Так была обнаружена водородная геокорона, простирающаяся на 20 тысяч километров от Земли.

Добытая научная информация показала, что в атмосфере существует несколько слоев, которые отличаются друг от друга прежде всего и наиболее отчетливо характером вертикального распределения температуры. И если в начале XX века было принято разделять атмосферу только на две части: тропосферу (нижний слой) и стратосферу, под которой вначале понимались все слои атмосферы, расположенные выше тропосферы, то в настоящее время по рекомендации Всемирной метеорологической организации (ВМО) атмосферу принято делить на тропосферу, стратосферу, мезосферу, термосферу и экзосферу.

Об открытии озонового слоя

Ученые давно установили, что солнечный спектр постоянно обрывается в ультрафиолетовой части на одной и той же длине волны. Атмосфера оказалась непрозрачной для еще более коротких волн. Причина этого долго оставалась непонятной, так как внизу в составе атмосферы не был известен газ, который не пропускал бы ультрафиолетовых лучей. Наконец, в 1840 году в одной из физических лабораторий такой газ был найден. Разлагая воду на ее составные части – кислород и водород, удалось получить новый газ, обладающий чрезвычайно сильным характерным запахом. Его так и назвали «сильно пахнущим», по-гречески «озон».

Исследования показали, что с поднятием над земной поверхностью содержание озона сначала изменяется незакономерно, и только с высоты 10 км намечается его увеличение, особенно отчетливо выраженное выше 12 – 15 км. На высоте 20 – 25 км наблюдается максимум содержания озона, а выше количество озона постепенно убывает и становится ничтожным к высоте 55 – 60 км.

Как получали данные о содержании озона на высотах? Во-первых, путем анализа проб воздуха, взятых на высотах. Во-вторых, оптическим методом по измерениям интенсивности полос поглощения озона. Сначала на стратостатах, а позднее при помощи ракет в вышележащие слои атмосферы поднимали спектрограф, регистрирующий солнечный спектр. По интенсивности поглощения в ультрафиолетовой области спектра можно определить изменение количества озона с высотой.

Литература:
П.Н. Тверской. Курс метеорологии. Гидрометеоиздат, 1962.
Атмосфера Земли. Сборник. Москва, 1953.
А.Л. Кац. Циркуляция в стратосфере и мезосфере. Гидрометеоиздат, 1968.
Использованы также материалы журналов «Метеорология и гидрология» и «Наука и жизнь».

Ссылки:

Стратосфера и ее связь с тропосферой. Часть первая.
Стратосфера
Строение атмосферы Земли

Фото с сайта earthobservatory.nasa.gov

Назад в раздел

 

© Meteoweb.ru 2006 – 2017
Все права защищены. Авторы проекта не несут ответственности
за точность прогнозов погоды и за возможные негативные
последствия, возникшие при использовании информации с сайта.
При использовании информации с сайта гиперссылка на Meteoweb.ru обязательна!



INFOBOX - хостинг php, mysql + бесплатный домен! Индекс цитирования.