Слои воздушного пространства

4air.ru_stat_05_1

В течение длительного времени человечество могло рассуждать о свойствах окружающей воздушной среды, только основываясь на наблюдениях, сделанных с поверхности Земли. Но открыть все тайны воздушного океана, науке удалось после изобретения средств, которые могли доставить измерительные приборы в верхние атмосферные слои.

Опыт горных путешествий и первых полетов на воздушных шарах показал, что температура воздушной среды снижается с высотой. Поэтому даже на жарких тропических курортах высокие горы сверху окутаны вечными снегами. Опытным путем было выяснено, что температура воздуха снижается на 5-6° при подъеме на 1 км. В зависимости от слоя атмосферы и от отдельного дня снижение температуры может изменяться в большую или меньшую стороны. Бывают такие слои, в которых температура может подниматься с увеличением высоты. Это удивительное явление носит название инверсия или поворот температуры. Было замечено также, что температура редко снижается до отметки в 10° на 1 км и обычно никогда не превышает этот показатель.

Со временем исследователи начали проводить более глубокие эксперименты. Они запускали зонды, оборудованные самописцами. На определенной высоте шары не выдерживали давления и разрывались, а приборы с данными успешно опускались на парашютах к ученым. Шары-зонды позволили исследовать уровни более 10-11 км. При этом удалось выяснить, что выше этой отметки температура перестает понижаться с изменением высоты. Сначала исследователи не поверили устройствам и решили, что они просто перегрелись на солнце. Однако повторные эксперименты выявили, что после 10-11 км начинается совсем другой слой атмосферы, в котором температура остается постоянной. Ученые назвали слой стратосферой.

В нижнем слое (тропосфера) содержится 75% всей атмосферной массы. Здесь формируются практически все облака, и выпадают осадки. Все погодные условия развиваются в тропосфере.

Прошло время, и приборы начали совершенствоваться, а также появлялись новые устройства для исследования атмосферы. На замену шарам-зондам пришли радиозонды. Они строятся на воздушных шарах, на которые устанавливается автоматическая радиостанция. Станция передают данные с измерительных приборов прямо на землю. Благодаря таким модернизированным зондам, удалось выяснить, что тропосфера имеет неодинаковую толщину, которая постоянно изменяется. С уменьшением тепла от солнца тропосфера становится холоднее и тоньше. В широтах с умеренным климатом толщина нижнего слоя составляет 8-13 км. Бывают частные случаи, когда слой снижается до 6 км либо увеличиваются до 15 км.

Полюса Земли характеризуются толщиной тропосферы в 8 км, а вот над экватором показатель увеличивается до 17 км. Стоит учитывать, что чем больше тропосфера, тем более холодная стратосфера. Можно выделить следующие усредненные значения температуры в стратосфере: Арктика – 45°, умеренные широты – минус 55°, территория экватора – минус 80°. Получается, что над теплым толстым слоем тропосферы располагается холодная стратосфера. Справедливо и обратное высказывание.

После открытия слоя стратосферы, предполагалось, что он занимает всю остальную атмосферу и граничит с космическим безвоздушным пространством. Но появилось более современные системы метеорологических наблюдений. Так люди начали запускать ракеты, которые могли достигать уровни более 100 км.

Любопытные данные удалось узнать при помощи искусственных спутников. Постоянное значение температуры в стратосфере остается постоянным лишь до 40 км. На этом стратосфера заканчивается и начинается мезосфера (80 км). Здесь температура вновь понижается до показателя -90°. Ну а после 80 км начинается ионосфера.

Температура ионосферного слоя наоборот возрастает с увеличением высоты. Значение может достигать сотни градусов. Но это вовсе не означает, что человек, попавший туда, может заживо сгореть. На самом деле из-за малой плотности воздуха практически не ощущается разница с космическим пространством, которое обладает температурой абсолютного нуля. Влияние ощущения температуры заключается в интенсивности бомбардировки тела молекулами. Таким образом, скорость передвижения молекул и характеризует физическую концепцию температуры вещества. Данная скорость и повышается в ионосфере до достаточно больших показателей.

Ионосфера заканчивается на отметке 800 км над Землей. Начинается так называемая зона рассеяния. Здесь частички воздуха вырываются во вселенную, оставляя нашу планету. Разреженность воздуха в этих местах настолько велика, что отдельная частица может пройти путь в сотни километров, прежде чем столкнется с другой.

Для примера можно сказать, что на уровне 100 км расстояние, которое проходит частицы до взаимного столкновения, равно 1-2 см, а вот около земной поверхности этот путь составляет 0,00001 см! Признаки частицы газов, которые входят в состав воздуха, попадаются до уровня 1500-2000 км. Именно этот уровень считается окончанием атмосферы.

Кому интересно, тут можно заработать на своем блоге!

Energy-Project.ru 2016