Стратосферата е един от горните слоеве на въздушната обвивка на нашата планета. Започва на надморска височина от около 11 км над земята. Пътническите самолети вече не летят тук и облаците се образуват изключително рядко. Озонът се намира в стратосферата - тънка обвивка, която предпазва планетата от проникването на разрушителна ултравиолетова радиация.
Въздушна обвивка на планетата
Атмосферата е газообразна обвивка на Земята, съседна на вътрешната повърхност на хидросферата и земната кора. Външната му граница постепенно преминава в открития космос. Съставът на атмосферата включва газове: азот, кислород, аргон, въглероден диоксид и т.н., както и примеси под формата на прах, водни капчици, ледени кристали и продукти на горенето. Съотношението на основните елементи на въздушната обвивка се поддържа постоянно. Изключение правят въглеродният диоксид и водата - тяхното количество в атмосферата често се променя.
Слоеве с газова обвивка
Атмосферата е разделена на няколко слоя, разположени един над друг и имащи характеристики в състава:
граничен слой - непосредствено до повърхността на планетата, простира се на височина 1-2 km;
тропосферата е вторият слой, външната граница е разположена средно на височина 11 km, почти цялата водна пара на атмосферата е концентрирана тук, образуват се облаци, появяват се циклони и антициклони, с увеличаване на надморската височина се подава температура ;
тропопауза - преходен слой, характеризиращ се с прекратяване на температурния спад;
стратосферата е слой, който се простира до 50 км надморска височина и е разделен на три зони: от 11 до 25 км температурата се променя леко, от 25 до 40 - температурата се повишава, от 40 до 50 - температурата остава постоянна (стратопауза );
мезосферата се простира до височина 80-90 km;
термосферата достига 700-800 км над морското равнище, тук, на надморска височина от 100 км, се намира линията на Карман, която се приема за граница между земната атмосфера и космоса;
екзосферата се нарича още зона на разсейване, тук тя губи много частици материя и те отлитат в космоса.
Температурни промени в стратосферата
И така, стратосферата е частта от газовата обвивка на планетата, която следва тропосферата. Тук температурата на въздуха, която е постоянна през цялата тропопауза, започва да се променя. Височината на стратосферата е приблизително 40 км. Долната граница е на 11 км над морското равнище. Започвайки от този знак, температурата претърпява леки промени. На височина от 25 км скоростта на нагряване започва бавно да нараства. До марката от 40 км над морското равнище температурата се повишава от -56,5 ° до + 0,8 ° C. Освен това остава близо до нула градуса до надморска височина от 50-55 км. Зоната между 40 и 55 километра се нарича стратопауза, тъй като температурата тук не се променя. Това е преходна зона от стратосферата към мезосферата.
Характеристики на стратосферата
Стратосферата на Земята съдържа около 20% от масата на цялата атмосфера. Въздухът тук е толкова разреден, че е невъзможно човек да остане без специален скафандър. Този факт е една от причините полетите в стратосферата да започнат да се извършват сравнително наскоро.
Друга особеност на газовата обвивка на планетата на височина 11-50 km е много малко количество водна пара. Поради тази причина облаците почти никога не се образуват в стратосферата. За тях просто няма строителен материал. Рядко обаче могат да се наблюдават така наречените седефени облаци, които "украсяват" стратосферата (снимката е представена по-долу) на височина от 20-30 км над морското равнище. Тънки образувания, сякаш светещи отвътре, могат да се наблюдават след залез или преди изгрев. Седефните облаци са подобни по форма на перистите или цирокумулусите.
Озонов слой на земята
Основната отличителна черта на стратосферата е максималната концентрация на озон в цялата атмосфера. Образува се под въздействието на слънчевата светлина и предпазва целия живот на планетата от тяхното разрушително излъчване. Озоновият слой на Земята се намира на 20-25 км надморска височина. О 3 молекулите са разпределени в цялата стратосфера и дори близо до повърхността на планетата, но на това ниво се наблюдава най-високата им концентрация.
Трябва да се отбележи, че озоновият слой на Земята е само 3-4 мм. Това ще бъде неговата дебелина, ако поставите частиците на този газ при нормални условия на налягане, например близо до повърхността на планетата. Озонът се образува в резултат на разпадането на кислородна молекула на два атома под въздействието на ултравиолетово лъчение. Един от тях се комбинира с "пълна" молекула и се образува озон - O 3.
Опасен защитник
Така днес стратосферата е по-изследван слой от атмосферата, отколкото в началото на миналия век. Бъдещето на озоновия слой обаче все още не е много ясно, без което животът на Земята не би възникнал. Докато страните намаляват производството на фреон, някои учени казват, че това няма да донесе голяма полза, поне с такава скорост, докато други казват, че изобщо не е необходимо, тъй като повечето от вредните вещества се образуват естествено. Кой е прав - времето ще прецени.
Тълковен речник на руския език. Д.Н. Ушаков
стратосферата
стратосфера, мн.ч. не, добре. (от лат. stratum-подови настилки и гръцки sphaira-топка). Горният слой на атмосферата, разположен над тропосферата на височина от 11 до 75 км над морското равнище.
Тълковен речник на руския език. С.И.Ожегов, Н.Ю.Шведова.
стратосферата
S, g. (специалист.). Горният слой на земната атмосфера над тропосферата.
прил. стратосферно, th, th.
Нов обяснителен и деривационен речник на руския език, Т. Ф. Ефремова.
стратосферата
е. Слоят на земната атмосфера, разположен над тропосферата (на височина от 8-12 до 80 км над морското равнище).
Енциклопедичен речник, 1998г
стратосферата
СТРАТОСФЕРА (от лат. stratum - слой и сфера) слоят на атмосферата, разположен над тропосферата от 8-10 km във високите ширини и от 16-18 km близо до екватора до 50-55 km. Стратосферата се характеризира с повишаване на температурата с надморска височина от -40 ° C (-80 ° C) до температури, близки до 0 ° C, ниска турбулентност, незначително съдържание на водни пари и повишено съдържание на озон в сравнение с долните и горните слоеве.
Стратосфера
(от лат. stratum = слой и гръцки sphaira = сфера), слоят на атмосферата между тропосферата и мезосферата (от 8-16 km до 45-55 km), температурата в C. обикновено се повишава с височина. Газовият състав на въздуха в S. е подобен на този в тропосферата, но в S. има по-малко водна пара и повече озон (O3). Най-висока концентрация на O3 е в слоя от 20 до 30 km. Топлинният режим на С. се определя основно от лъчист топлообмен и в по-малка степен от вертикални движения и хоризонтален въздушен транспорт. Като цяло сярата е близка до лъчистото равновесие, тоест температурата й се определя от равенството на енергията, погълната и излъчена от молекулите H2O, CO2 и O3. Загряването на S. въздуха се причинява главно от поглъщането на ултравиолетовата слънчева радиация от озона. Обратно, дълговълновото излъчване на молекулите H2O и CO2 причинява охлаждане на въздуха. Поради това на ниски ширини, където количеството на H2O и CO2 е увеличено, а O3 е по-малко, C. е по-студен, отколкото на високите. В умерените и високите географски ширини температурата в долната половина на север се променя слабо с надморската височина и се повишава над нея. Над екватора и тропиците в целия Ю. температурата се повишава с височина. На долната граница на С. температурата варира от ≈40 ╟С (≈60 ╟С) в полярните и умерените ширини до ≈70 ╟С (≈80 С) в тропиците. На горната граница на S. средната температура е близо до 0 ° C. На север се наблюдават високи скорости на вятъра, както и струйни течения. През лятото над 20-25 km преобладаващата посока на вятъра на север се сменя от запад на изток. През зимата в целия север духат западни ветрове. Максималните скорости на вятъра се наблюдават близо до горната граница на север (до 80-100 m/s през зимата и 60-80 m/s през лятото). На 20-30 км надморска височина се появява т.нар. седефени облаци, очевидно състоящи се от ледени кристали или преохладени водни капчици. Долната С., на надморска височина от 20-25 km, се характеризира с повишено съдържание на аерозолни частици, особено сулфатни частици, донесени тук по време на вулканични изригвания. Те се задържат тук по-дълго, отколкото в тропосферата поради ниския турбулентен обмен и липсата на отмиване на валежите. Този аерозолен слой от сяра, увеличавайки атмосферното албедо, води до известно понижение на температурата на въздуха близо до земната повърхност, което е особено силно след големи експлозивни вулканични изригвания.
Литература: Хвостиков И.А., Високи слоеве на атмосферата, Л., 1964, гл. 5, ╖ 14, гл. 9, ╖ 27; Логвинов К. Т. Метеорологични параметри на стратосферата, Л., 1970 г.
С. М. Шметр.
Уикипедия
Стратосфера
Стратосфера- слоят на атмосферата, разположен на височина от 11 до 50 km. Характерно е леко изменение на температурата в слоя 11-25 km и повишаването й в слоя 25-40 km от -56,5 C до +0,8 ° C (горния слой на стратосферата или инверсната област). След достигане на стойност от около 0 ° C на височина от около 40 km, температурата остава постоянна до височина от около 55 km. Тази област с постоянна температура се нарича стратопауза и е границата между стратосферата и мезосферата. Плътността на въздуха в стратосферата е десетки и стотици пъти по-малка от тази на морското равнище.
Именно в стратосферата се намира озоносферният слой (на височина от 15-20 до 55-60 km), което определя горната граница на живот в биосферата. Озонът се образува в резултат на фотохимични реакции най-интензивно на височина от ~ 30 km. Общата маса на O би била с дебелина 1,7-4,0 mm при нормално налягане.
В стратосферата по-голямата част от късовълновата част на ултравиолетовото лъчение (180-200 nm) се задържа и настъпва трансформация на късовълновата енергия. Под въздействието на тези лъчи магнитните полета се променят, молекулите се разпадат, настъпва йонизация, новообразуване на газове и други химични съединения. Тези процеси могат да се наблюдават под формата на северно сияние, светкавици и други сияния.
В стратосферата и по-високите слоеве, под въздействието на слънчевата радиация, газовите молекули се дисоциират на атоми (над 80 km CO и H се дисоциират, над 150 km - O, над 300 km - N). На височина 200-500 km в йоносферата се случва и йонизация на газове, на височина 320 km концентрацията на заредени частици (O, O, N) е ~ 1/300 от концентрацията на неутралните частици. В горните слоеве на атмосферата има свободни радикали – OH, HO и др.
В стратосферата почти няма водна пара.
Примери за употребата на думата стратосфера в литературата.
Авиационният пилот Бирнбаум, инженер Годунов и командирът на стратосферния балон Прокофиев достигнаха височина от 19 километра, взеха въздушни проби от различни слоеве на тропо- и стратосферата, определя количеството на космическите лъчи, провежда аерологични и метеорологични наблюдения.
V стратосфератание просто преживяваме проникването на човек в него, винаги неотделим от други организми - насекоми, растения, микроби - и по този начин живата материя е навлязла вече на 40 км нагоре от нивото на геоида и бързо се издига.
За няколко секунди Крас открито се наслаждаваше на пейзажа, но след това моторната лодка се изкачи още по-високо стратосфератаи пейзажът изчезна зад облаците.
Съжалявам, че прекъсвам разговора ви, полковник“, каза Алисън Ланг, но радарите току-що откриха йонизационни пътеки на голяма надморска височина в стратосфератаспускащи се надолу към повърхността на планетата северозападно от столицата.
Вътре в хомосферата, продължи той, имаме тропосферата, стратосфератаи - зад мезопаузата - мезосферата с кислород и азотна киселина, йонизирани в кванти на бета линията на Lymon, и дори по-високо - с кислород и известно количество азотен оксид, йонизирани от къси ултравиолетови лъчи.
стратосфератадействаше върху хората, мобилизиращи се, веригата вървеше в крачка хармонично, безшумно, прибързано, опитвайки се да премине по-бързо между обикновените стени на долния коридор, плътен дъх се излива плътно.
Бръмченето на водородно-горивните реактори, студът и моментът на затваряне на изхода стратосфератате действаха мобилизиращо върху хората, веригата вървеше в крак с дисциплина, мълчаливо, припряно, опитвайки се бързо да мине между обикновените стени на долния коридор, - дихателната пара се лееше гъсто.
Ако устройството е било в стратосфератаповече от два дни, тогава Усискин и Морохин трябваше да са свършили кислорода много по-рано.
Ръководителите на проекта Бради Макафи и Лин Сандърс заявиха, че централата ще изхвърля насилствено непреработени въглеводороди в горните слоеве. стратосферата, където те ще претърпят фотохимично разлагане с участието на триатомни алотропни съединения, последвано от утаяване на сода бикарбонат, която може да неутрализира киселинния дъжд.
Външната геосфера на Земята е атмосферата, която от своя страна е разделена на три подслоя: тропосферата, стратосфератаи йоносферата.
Именно това глобално лидерство ще се справи с предизвикателствата за намаляване на непрекъснато нарастващите смъртоносни озонови дупки в стратосфератаи увеличаване на плодородния хумусен слой на почвата, както и горски площи, които произвеждат кислород.
Но Лис видя това на ужасна височина, над висшите лидери, над стратосфератаимаше мъглив, неразбираем, неясен свят, измъчващ със своята нелогичност – в този висш свят имаше водач Адолф Хитлер.
Гледайки от стратосфератавърху пейзажите, течащи под ракетата, Ян Мирошник мислеше с надежда, че най-накрая ще започне живот, за който тайно е мечтал дълго време, дори без да признава пред себе си в мислите си как иска да се вози в снега през зимата , и почивайте в Ялта през лятото, вместо да търсите сняг на връх Хермон през зимата, а през лятото да мърдате от жегата по плажовете на Ейлат.
Ако бъдат хвърлени на дъното на резервоара, или натрупани с трупи, или отнесени до стратосферата, тогава ми е редно да извадя револвера и да се застрелям точно там, в автобуса, въпреки че това е чисто личен въпрос, който трябваше да извърша утре в хотел Кузминка, тихо, спокойно, с комфорт, по-близо до нощ, предавайки Татяна от ръка на ръка на бъдещия си съпруг.
За щастие по-голямата част от озона е вътре стратосфератана височини 16-50 км.
СТРАТОСФЕРА... Земната атмосфера е разделена на няколко слоя, които се различават един от друг по физическото си състояние. Най-важните слоеве са: долният слой - тропосферата, характеризиращ се с процеса на смесване на въздушните маси и като следствие от това намаляване на температурата с височина. Височината, до която се развива тропосферният слой, зависи от интензивността на онези фактори, които предизвикват процеси на смесване: слънчево нагряване, механично въздействие на земната повърхност и др. Над тропосферния слой има слой, в който процесите на смесване липсват или играят незначителна роля. роля. Прието е атмосферата над тропосферния слой да се нарича стратосфера, което означава зона, характеризираща се със слоеста структура. Граничната зона между тропосферата и стратосферата се нарича тропопауза. Стратосферата се различава от тропосферата преди всичко по отсъствието на всички ефекти на процесите на смесване, които са характерни за тропосферата: намаляване на температурата, образувания на облаци и т.н. В същото време в стратосферата, отчасти поради ниските му температури, отчасти поради липсата на приток от земната повърхност, водната пара е в абсолютно незначително количество ... Таблицата показва стойностите на температурите, налягането и специфичното тегло на въздуха на различни височини до 40 km според данните от наблюденията на европейските станции.
Същите данни са нанесени графично на фиг. един.
От хода на температурата се вижда, че през лятото стратосферата (слоят, където температурата спира да пада) започва на височина 12 km, а през зимата - на височина 11 km. Посочените числа обаче представляват само средното разпределение в Европа. Многобройни сонди в различни части на земното кълбо дават понастоящем пълна картина на температурната структура на стратосферата. ФИГ. 2 показва диаграма на това разпределение на географската ширина според Раманатан.
Ходът на температурите с височината е показан според Раманатан на фиг. 3, а там се вижда, че на екватора, където височината на стратосферата е най-голяма и където се достигат най-ниски температури (до -90°C), температурното изменение в стратосферния слой се характеризира с рязко увеличение в температура с височина. В региони, по-далеч от екватора, повишаването на температурата с надморска височина е по-малко забележимо.
Въпреки това, данните от изкачвания на радиозонда в полярните райони ни принуждават да признаем, че тук в стратосферата се наблюдава доста изразено повишаване на температурата с надморска височина, както може да се види на фиг. 3, която дава разпределението на температурата върху радиозондите, пуснати от автора от Цепелина през 1931 г.
ФИГ. 4 е показана диаграма на разпределението на температурите през зимата и лятото, предложена наскоро (януари 1934 г.) от Палмен.
Характеристиките на тази схема, получена от Палмен на базата на сондажни данни в Абиско (Северна Швеция 68°21") и от данните на авторския радиозонд, издигащ се от Цепелина, са както следва: През лятото температурите на стратосферата се покачват рязко, когато се движим на север.екватор на височина 17 км, имаме температури близки до -80°С, над полярните райони на същата височина, температурите се приближават до -35°С. характеризира се с данните от изкачвания на радиозонди от Цепелин, което съвпада много много с данните от изкачванията на прости сонди при Абиско (фиг. 5).
През зимата моделът на разпределение на температурата в стратосферата и на различни географски ширини се различава от лятото в смисъл, че хоризонталният температурен градиент (спад на температурата със 111 km в посока на най-голямото й понижение), който е много значителен и насочен към екватора през лятото, през зимата се оказва много по-ниска, тъй като температурите в стратосферата и над полюсите са много ниски. Според Палмен, в най-северните географски ширини (на север от 55 °) в стратосферата, както и в тропосферата, хоризонталният температурен градиент е насочен към стратосферата.
По-долу са дадени данни за честотата на поява на височини с минимална температура на въздуха (края на тропосферата и началото на тропопаузата) според наблюденията на Института по аерология в Слуцк (близо до Ленинград) за 1934-1935 г.
От данните се вижда, че докато на височини от 9 до 11 km имаме над 50% от всички случаи на настъпване на тропопаузата, то при надморска височина под 1 km честотата на поява на началото на тропопаузата намалява до нула. Следните са повторяемостта в% на различните минимални температури за един и същ артикул:
От данните се вижда, че температури от -45 до -55 °С най-често се срещат в стратосферата (повече от 50% от всички случаи), докато температури под -70 и над -35 °С се срещат по изключение . Сравнителното постоянство на температурите с надморската височина в стратосферата естествено предполага, че тук имаме работа с т.нар. лъчисто равновесие, при което всяка въздушна частица излъчва за определен период от време същото количество енергия, което получава. Теориите за лъчистото равновесие са разработени от Хъмфри, Емдън, Голд и Хергесел. Съвсем наскоро Мъге, Симпсън и Албрехт се занимаваха с този проблем. Албрехт развива теорията за лъчистото равновесие, като разглежда отделни части от спектъра на водните пари. Той стига до извода, че топлинното излъчване на долните слоеве на атмосферата, както и на земната повърхност, е от много малко значение за състоянието на стратосферата и че в горните слоеве на атмосферата трябва да има слой с повишена степен на радиация, под въздействието на която се създава рязка граница между тропосферния слой и стратосферата и в която съдържанието на водни пари е между 0,015 и 0,15 mm. ФИГ. 2, височината на този слой е показана като засенчена лента. Намаляването на температурата на този слой, според Албрехт, води до общо понижаване на температурата в тропосферата при нейното повишаване. Даденото обяснение обаче не може да бъде напълно прието. Всъщност самият Албрехт вече отбелязва несъответствието на своите разсъждения с явлението, че разглежданият от него слой е в непосредствена близост до стратосферата само на географски ширини, по-големи от 50°. От друга страна, тази теория не може да обясни значителното понижение на температурата над екватора. Очевидно теорията на Албрехт може да послужи само за обяснение на повишеното понижение на температурата, което влияе върху увеличаването на вертикалните температурни градиенти, които се наблюдават в горната тропосфера, а не в m b. обяснено с други съображения. Във всеки случай понижената температура на стратосферата се определя от незначителното поглъщане на топлинната енергия на слънчевите лъчи от въздуха на стратосферата.
Външната картина на разпределението на температурата в стратосферния слой е различна. Шмаус разграничава 4 вида такова разпределение. Нормалният тип се характеризира с промяна в температурния спад в тропосферата, b. или м. изотермичен слой в стратосферата, чиято температура остава постоянна до значителни височини. Вторият тип се различава от първия по това, че тропосферата е отделена от изотермичния слой на стратосферата b. или м. изразена инверсия. Възможно е появата на инверсионния слой да е свързана с засилена конвекция в тропосферата или, както може да се мисли, следвайки разсъжденията на Албрехт, в резултат на интензивно излъчване от ефективния слой със съдържание на водни пари 0,015-0,15 mm. При третия тип ходът на температурата в стратосферата има формата на слабо изразена инверсия, т.е. постепенно повишаване на температурата с височина. И накрая, четвъртият, сравнително рядък тип разпределение на температурата в стратосферата се характеризира с липсата на подчертан слой на преход от тропосферата към стратосферата, какъвто е случаят в други типове. Вместо това преходът се проявява под формата на бавно понижаване на температурата с височина, постепенно преминаващо в изотерма. Палмен, който подробно разглежда различни случаи на разпределение на температурата в стратосферата, стига до идеята да разграничи следните три основни типа (фиг. 6).
В първия случай (крива I) намаляването на тропосферната температура се трансформира в изотерма, която остава на всички височини на стратосферата. Той счита този тип за "нормален" тип. При втория тип (крива II на Палмен) температурата при навлизане в стратосферата рязко се повишава, достига максимална стойност на разстояние от няколко километра и отново започва да намалява. Палмен смята този тип за характерен за циклоничния режим. И накрая, третият тип (крива III) - антициклоничен - се характеризира с факта, че температурата в стратосферата се повишава на всички височини, макар и с различна скорост. В същото време, според Палмен, циклоничният тип в стратосферата има температура над нормалната, антициклоничният тип е под нормалната. Че. температурата и в двата вида, сякаш има тенденция да се доближава до нормалните стойности с височината.
При изследване на атмосферните процеси в тропосферата естествено възниква мисълта за ролята, която стратосферата може да играе в тези процеси. Дали този слой е напълно мъртъв слой, който няма значение за живота на тропосферата, или, обратно, процесите, протичащи в него, диктуват посоката и характера на развитието на процесите в тропосферата. В момента може да се посочи две основни школи на аерологията, придържащи се към напълно противоположни възгледи. Първата школа (проф. фон Фикер) приписва на стратосферните процеси ако не доминираща, то поне водеща роля в развитието на атмосферните процеси в тропосферата. Ролята на стратосферата, според възгледите на тази школа, е добре изразена в думите на Н. Шоу, че динамиката на атмосферата се определя от горните слоеве, докато чисто физическите процеси, свързани с кондензация, образуване на облаци, и др., се разгръщат в тропосферата. Произходът на първичните вълни в стратосферата може да бъде свързан както с термични, така и с чисто динамични причини. Топлинните причини са свързани с пристигането на топли или студени въздушни маси, движещи се хоризонтално. Че. според тази школа в стратосферата можем да имаме топли или студени вълни, подобни на тези, които се развиват в тропосферата в областта на полярния фронт. Норвежката школа се придържа към съвсем други възгледи. Възгледите на последните са развити от Бержерон, Бьеркнес, Палмен и др. Тези автори дават подробен анализ на явленията в стратосферата въз основа на фактически материал, базиран на данните от изкачвания на сонди и радиозонди. Норвежката школа също приема, че температурните вълни се развиват в стратосферата, но те изцяло свързват тяхното преминаване с процеси в тропосферата. Палмен и Бьеркнес разграничават два основни фактора, които могат да причинят съответните температурни колебания в стратосферата. Първият фактор се определя от топлинно-адвективни процеси, при които в тропосферата се развива приток на топли или студени маси. Палмен изучава особено подробно явленията, случващи се в полярния фронт. Въз основа на действителния температурен сензорен материал Палмен даде картина на разпределението на температурата в полярния и тропическия въздух. Полярните маси се характеризират с по-ниски температури в тропосферата и по-високи температури в стратосферата. Тропаузата в полярните маси е значително по-ниска, отколкото в тропическите маси. В някои случаи Палмен отбелязва понижаването на тропопаузата до 5 км. Напротив, в тропическите маси тропопаузата е на повишено ниво, температурите в долните слоеве са повишени, в стратосферата са понижени. От сравнение на данните за тропически и полярни маси се оказва, че най-голямата температурна разлика се наблюдава на височина 4-7 km и на височина 11-13 km, като тези температурни разлики имат обратен знак. От това Палмен стига до извода, че доста силни прояви на топли и студени маси, срещащи се в тропосферата, се отразяват и в стратосферата. В този случай вторичната стратосферна вълна е фазово изместена и в началния момент на развитие на вълната в тропосферата вълната, свързана с нея, придобива противоположен знак. В същото време Палмен стига до заключението, важно за норвежката теория, че интерфейсът между полярните и тропическите маси, както е прието в оригиналната теория на Bjerknes, достига тропосферата и не се ограничава до слой от 4-5 км. Интерфейсът е най-ясно изразен при средни височини. Въпреки това, както отбелязва както самият Палмен, така и представители на немската школа, в момента е трудно да се твърди, чия гледна точка може да се счита за окончателно победоносна. Няма съмнение, че само подробни изследвания на атмосферата с конкретна цел могат да дадат материал за окончателна присъда по този въпрос.
Тук е необходимо да се спрем на някои обстоятелства, които могат да дадат индикации за особеностите на развитието на атмосферните процеси. На първо място е необходимо да се повдигне въпросът кой от тези слоеве имаме пряк приток на енергия, който може да предизвика определени динамични процеси. Този приток на енергия трябва да се разбира като неравномерен поток, който създава неравномерно нагряване или охлаждане. Очевидно е, че наличието на неравномерно нагряване на земната повърхност, неравномерно разпределение на достигащата до земята слънчева енергия и т.н. правят тропосферата несъмнен фокус на неравномерно постъпващата енергия. В стратосферата, от една страна, се наблюдава абсолютно равномерно слънчево облъчване, тъй като наклонът на слънчевите лъчи няма практическо значение за интензитета на слънчевата енергия, идваща в дадена област; от друга страна няма абсолютно никакви облаци, прахови частици и т.н. всякакъв вид динамично възбуждане - неравномерно постъпваща енергия - тук липсва. Освен това няма съмнение, че в стратосферата се срещаме с наличие на резки температурни колебания, констатирани както от сонди в чужбина, така и чрез сондажи с помощта на ежедневни изследвания с радиозонди у нас. Следователно трябва да признаем, че произходът на тези флуктуации m. B. тя е свързана, както смята Палмен, само с процесите, развиващи се в дълбините на тропосферата. Стратосферата е слой, който реагира на съответните процеси в тропосферата. Обратното на фазите на тропосферните вълни, отбелязано от Палмен, предполага, че ролята на стратосферата в тези случаи е да противодейства на развитието на резки флуктуации в тропосферата, свързани с поглъщането на определено количество енергия от тропосферните процеси. Но от друга страна, стратосферните вълни, като се създават, не могат да не повлияят на развитието на тропосферните процеси. Може също така да се предположи, че след като са възникнали, стратосферните смущения могат да се откъснат от съответния първичен процес в тропосферата и да придобият самостоятелна активна роля. Съвсем очевидно е, че намесата на стратосферните и тропосферните смущения играе огромна роля в развитието на метеорологичните явления. Че. ролята на стратосферата в развитието и в някои случаи дори в появата на тропосферни смущения от същия порядък е извън съмнение. В този случай може да се предположи, че тази роля има стабилизиращ ефект, поглъщайки част от енергията, развита от тропосферните смущения. Поради изотермичното разпределение, температурният слой на стратосферата трябва да предлага изключително силна устойчивост на вертикалните трептения на въздушните маси, които възникват при преминаването на топли или студени вълни. Че. стратосферният слой е като че ли еластичен слой, който гаси вибрациите на долния слой. Авторът многократно е изтъквал проявата на особен принцип на стабилизация в атмосферните процеси, който се състои в това, че развитието на атмосферните процеси под въздействието на всеки фактор, нарушаващ нормалното състояние на атмосферата, протича в посока, в която ефектът на този фактор или отслабва, или напълно изчезва. Казаното по-горе относно ролята на стратосферата ни позволява да мислим, че и тук имаме своеобразно проявление на закона за стабилизиране на атмосферните процеси. Естествено, за правилното разбиране на явленията, протичащи в тропосферата, е абсолютно необходимо да разполагаме с подробни данни, характеризиращи състоянието на стратосферата. Разпределението на температурата и влажността до слоя тропопауза и в самия слой тропопауза е особено важно за анализа, тъй като височината на тропопаузата и нейната структура се оказват изключително характерни за процесите, протичащи в тропосферата.
Стратосферата представлява интерес не само от гледна точка на ролята си в процесите, които създават времето в тропосферата. Поради факта, че наличието на облаци, валежи и др. в тропосферата често създава непреодолими препятствия пред полета, особено на дълги разстояния, възниква желание за овладяване на стратосферата като зона на полети на дълги разстояния. В това отношение стратосферата има няколко предимства пред тропосферата. В допълнение към липсата на облаци и пълното изключване на възможността за заледяване в стратосферата, трябва да се очаква, че въздушните течения са изключително редовни, за разлика от силно вихровите течения на тропосферата. Що се отнася до скоростта на движение на въздушните маси, наблюденията показват, че в повечето случаи има леко забавяне на скоростта. Все пак не бива да се мисли, че спокойствието е характерно за стратосферата. Най-често срещаната скорост за стратосферата е 10-20 м/сек. В някои случаи, особено през зимата, тук се отбелязват скорости до 30-35 m / s (повече от 100 km / h). И накрая, стратосферата привлича вниманието на съвременната физика, тъй като именно тук се разгръща най-ефективното действие на мистериозните космически лъчи, чиято природа продължава да остава неясна и до днес.
Обобщавайки горното, можем да отбележим, че задълбочено изследване на явленията в стратосферата, в частност в нейните по-ниски слоеве 10-20 km, несъмнено е една от най-важните задачи на съвременната аерология както за целите на завладяването на тази зона за въздух. транспорт, както и за изясняване на редица въпроси от теоретичната аерология и теоретичната физика. Горните данни се отнасят за онези слоеве на стратосферата, които са били изследвани чрез методи за директно сондиране с помощта на самозаписващи или радиопредавателни устройства. Други методи (звукометрични, чрез определяне на запалването и угасването на метеорите, определяне на преходните моменти на затихване и т.н.) вече са доказали, че от височина около 40 km има слой, в който температурата се повишава рязко с височина, достигайки до надморска височина от 50-60 км до стойности + 60 ° С и повече. Въпросът за състава на въздуха в стратосферата за долните слоеве на последната вече може да се счита за решен в резултат на измервания, направени по време на издигането на стратосферния балон "СССР-1" през 1933 г. Това беше изследването на въздуха. проби, взети по време на този полет, които показаха, че на височина 18500 m съдържанието на кислород е 20,95%, тоест стойност, която е изключително (в рамките на точността на измерване) близка до съдържанието на кислород на земната повърхност. Няма достоверна информация за промените в състава на въздуха в слоеве над 19000 m. Очевидно трябва да се приеме, че поради голямото специфично тегло на кислорода, а също и поради несъмненото отсъствие на конвективно смесване в горните слоеве, съдържанието на кислород трябва постепенно да намалява с височината. Допълнителни измервания могат да изяснят този проблем. Концентрацията на озон във въздуха се оказва много важна както теоретично, така и практически. Последните проучвания на Regenera (Щутгарт) показват, че целият атмосферен озон е в слой до 28 km, а основната маса на озона е концентрирана в слой от 12-28 km. Известно е, че озонът е вреден за каучука. Съответно Regener препоръчва балоните да се вдигат възможно най-бързо, така че ефектът на озона върху черупката да е възможно най-кратък.
Методи за изследване на стратосферата ... На практика за изследване на стратосферата са приложими различни методи. Изследването на стратосферата чрез балони-сонди е, че към малка топка се окачва специално устройство, което автоматично записва състоянието на температурата, налягането и влажността при издигане на атмосферата. След достигане на максималната височина и разкъсване на черупката на топката, устройството се спуска надолу или със специален парашут, или върху допълнителна топка, надута в по-малка степен от основната топка. Очевидно този метод е напълно неприложим за рядко населени пространства. Следователно авторът предлага през 1923 г. и до 1930 г. разработва и прилага нов метод - радиозонд, който се състои във факта, че устройство със специална конструкция се снабдява със специален предавател и по време на полет предава данни за състоянието. на метеорологичните елементи. Най-високата надморска височина, постигната по този метод, е 29600 m (Институт по аерология). За балони най-високата надморска височина е 36 000 m (Германия). За получаване на данни за разпределението на температурата във високите слоеве на атмосферата, включително в стратосферата, в момента се изкачват балони и радиозонди по специална програма в т.нар. "Международни дни" по целия свят. В СССР изследванията на стратосферата се извършват ежедневно в редица точки: Слуцк, Москва, Киев, Севастопол, Тифлис и др. В Института по аерология в Слуцк (близо до Ленинград) изследванията се извършват два пъти дневно с радиозонда метод (ден и нощ). Директните изследвания на стратосферата станаха възможни благодарение на използването на стратосферен балон, който е балон с голям обем със запечатана гондола. Идеята за такива балони принадлежи на D.I. Пикар (Белгия). В СССР са извършени три полета: "СССР-1" - през 1933 г., "Осоавиахим-1" - на 30 януари 1934 г. и "СССР-1 бис" на 24 / VI 1935 г. През същата година американският стратосферен балон "Explorer -2" се издигна на височина от 22040 м. Основната трудност при достигане на големи височини в стратосферата е ниското налягане на тези слоеве. Намаляването на специфичното тегло на въздуха, съответстващо на това налягане, намалява значително повдигането на топката. Поради това е необходимо да има топки с огромни размери, така че да могат да задържат достатъчно повдигане на големи височини. Например, за да се издигнете на височина от 20-22 км, е необходимо да имате черупка от най-малко 20-25 хиляди m 3. За да се издигне на височина от 30 км, обемът на черупката трябва да надвишава (за най-леката черупка) 100-150 хиляди. m 3 и др. Много по-лесно е да се постигнат големи височини, като се използват еластични гумени обвивки, които могат да увеличат обема си до изключително големи размери. Например, сфера, която имаше обем от 4,2 m 3 на земята, увеличи обема си на височина от 30 km до 366 m 3, разтягайки черупката си от дебелина от 0,3 mm до 0,0088 mm. Човек може да си помисли, че достигането на голяма надморска височина (повече от 30 км) е възможно по принцип само за гумени обвивки. Изследването на слоеве над 35-40 km се извършва по звуковометричен метод, базиран на изследване на разпределението на чуваемостта на експлозии в близост до земната повърхност на различни разстояния във всички посоки от мястото на експлозията. Принципът на тези изследвания се основава на факта, че звукова вълна, разпространяваща се нагоре, се отразява от слой на височина 35-40 km и се връща на земята, образувайки зони на аномална чуваемост на звука на големи разстояния. За изследване на още по-големи височини - 80-100 km - се използват изследвания на разпространението на електромагнитни вълни, отразени от слой на височина 100 km, който се нарича слой Heaviside и има големи стойности на електрическата проводимост. И накрая, за изследване на стратосферата в слоеве над 40 km се използват оптични изследвания на хода на здрача, височината на изгаряне и изчезване на метеорите и спектъра на полярното сияние. Последните проучвания ни предоставят данни за структурата и състава на най-високите слоеве на атмосферата.
Газовата обвивка, която заобикаля нашата планета Земя, известна като атмосфера, се състои от пет основни слоя. Тези слоеве произхождат от повърхността на планетата, от морското равнище (понякога по-долу) и се издигат до космоса в следната последователност:
- Тропосфера;
- Стратосфера;
- мезосфера;
- Термосфера;
- Екзосфера.
Диаграма на основните слоеве на земната атмосфера
Между всеки от тези пет основни слоя има преходни зони, наречени "паузи", където настъпват промени в температурата, състава и плътността на въздуха. Заедно с паузите земната атмосфера включва общо 9 слоя.
Тропосфера: където се случва времето
От всички слоеве на атмосферата, тропосферата е този, с който сме най-запознати (независимо дали го осъзнавате или не), тъй като живеем на нейното дъно - повърхността на планетата. Той обгръща повърхността на Земята и се простира нагоре в продължение на няколко километра. Думата тропосфера означава „промяна на земното кълбо“. Много подходящо име, тъй като този слой е мястото, където се случва ежедневното ни време.
Започвайки от повърхността на планетата, тропосферата се издига на височина от 6 до 20 км. Най-близката до нас долна трета на слоя съдържа 50% от всички атмосферни газове. Това е единствената част от целия състав на атмосферата, която диша. Поради факта, че въздухът се нагрява отдолу от земната повърхност, която поглъща топлинната енергия на Слънцето, температурата и налягането на тропосферата намаляват с увеличаване на надморската височина.
Отгоре има тънък слой, наречен тропопауза, който е просто буфер между тропосферата и стратосферата.
Стратосфера: дом на озона
Стратосферата е следващият слой на атмосферата. Простира се от 6-20 км до 50 км над земната повърхност. Това е слоят, в който летят повечето търговски самолети и пътуват балони с горещ въздух.
Тук въздухът не тече нагоре и надолу, а се движи успоредно на повърхността при много бързи въздушни течения. Температурите се повишават, докато се изкачвате, благодарение на изобилието от естествен озон (O3), страничен продукт на слънчевата радиация и кислород, който има способността да абсорбира вредните ултравиолетови лъчи на слънцето (всяко повишаване на температурата с надморска височина е известно като „инверсия“ в метеорология)...
Тъй като стратосферата има по-топли температури в долната част и по-ниски в горната част, конвекцията (вертикално движение на въздушните маси) е рядкост в тази част на атмосферата. Всъщност можете да видите буря, бушуваща в тропосферата от стратосферата, тъй като слоят действа като конвекционна „шапачка“, през която буреносните облаци не могат да проникнат.
След стратосферата отново има буферен слой, този път наречен стратопауза.
Мезосфера: средна атмосфера
Мезосферата се намира на приблизително 50-80 km от земната повърхност. Горната мезосфера е най-студеното естествено място на Земята, където температурите могат да паднат под -143 ° C.
Термосфера: горна атмосфера
Мезосферата и мезопаузата са последвани от термосферата, разположена между 80 и 700 км над повърхността на планетата и съдържа по-малко от 0,01% от целия въздух в атмосферната обвивка. Температурите тук достигат до + 2000 ° C, но поради силното разреждане на въздуха и липсата на газови молекули за пренос на топлина, тези високи температури се възприемат като много студени.
Екзосфера: границата на атмосферата и космоса
На височина около 700-10 000 км над земната повърхност има екзосфера - външният край на атмосферата, граничещ с космоса. Тук около Земята се въртят метеорологични спътници.
Какво ще кажете за йоносферата?
Йоносферата не е отделен слой, но всъщност терминът се използва за обозначаване на атмосферата на височина от 60 до 1000 км. Включва най-горните части на мезосферата, цялата термосфера и част от екзосферата. Йоносферата получава името си, защото в тази част на атмосферата радиацията от Слънцето се йонизира, когато преминава магнитните полета на Земята върху и. Това явление се наблюдава от земята като северното сияние.
Синята планета...
Тази тема трябваше да се появи на сайта една от първите. В крайна сметка хеликоптерите са атмосферни самолети. Атмосфера на земята- тяхното, така да се каже, местообитание :-). А физични свойства на въздухапросто определете качеството на това местообитание :-). Тоест това е една от основите. И винаги първо пишат за базата. Но разбрах това едва сега. Въпреки това е по-добре, както знаете, късно, отколкото никога... Нека се докоснем до този въпрос, но без да навлизаме в джунглата и излишни трудности :-).
Така… Атмосфера на земята... Това е газовата обвивка на нашата синя планета. Всеки знае това име. Защо синьо? Просто защото "синият" (както и синият и виолетовият) компонент на слънчевата светлина (спектър) е най-добре разпръснат в атмосферата, като по този начин я оцветява синкаво-синкаво, понякога с оттенък на лилави тонове (в слънчев ден, разбира се: -)) ...
Състав на земната атмосфера.
Съставът на атмосферата е достатъчно широк. Няма да изброявам всички компоненти в текста, за това има добра илюстрация.Съставът на всички тези газове е практически постоянен, с изключение на въглеродния диоксид (CO 2). Освен това атмосферата задължително съдържа вода под формата на пари, суспензия от капчици или ледени кристали. Количеството вода е променливо и зависи от температурата и в по-малка степен от налягането на въздуха. Освен това земната атмосфера (особено сегашната) съдържа известно количество, бих казал "различни гадости" :-). Това са SO 2, NH 3, CO, HCl, NO, освен това има Hg живачни пари. Вярно, всичко това има в малки количества, слава Богу :-).
Атмосфера на земятаобичайно е да се разделят на няколко зони, следващи една друга по височина над повърхността.
Първата, най-близо до земята, е тропосферата. Това е най-ниският и, така да се каже, основният слой за живота на различни видове. Съдържа 80% от масата на целия атмосферен въздух (въпреки че по обем съставлява само около 1% от цялата атмосфера) и около 90% от цялата атмосферна вода. По-голямата част от всички ветрове, облаци, дъждове и снегове 🙂 идват оттам. Тропосферата се простира до височини от около 18 km в тропическите ширини и до 10 km в полярните ширини. Температурата на въздуха в него пада с повишаване до височина от около 0,65º на всеки 100 m.
Атмосферни зони.
Втора зона е стратосферата. Трябва да се каже, че между тропосферата и стратосферата се разграничава друга тясна зона - тропопаузата. Спадът на температурата с височина спира в него. Тропопаузата има средна дебелина 1,5-2 km, но границите й са неясни и тропосферата често се припокрива със стратосферата.
Така че стратосферата има средна височина от 12 км до 50 км. Температурата в него остава непроменена до 25 km (около -57 ° C), след това някъде до 40 km се повишава до около 0 ° C и след това остава непроменена до 50 km. Стратосферата е относително спокойна част от земната атмосфера. В него практически няма неблагоприятни метеорологични условия. Именно в стратосферата известният озонов слой се намира на височини от 15-20 км до 55-60 км.
Следва малка стратопауза на граничния слой, в която температурата остава около 0°C, а след това следващата зона е мезосферата. Разпростира се до височини от 80-90 км, а температурата в него пада до около 80°C. В мезосферата обикновено стават видими малки метеори, които започват да светят в нея и да изгарят там.
Следващата тясна празнина е мезопаузата, последвана от термосферната зона. Височината му е до 700-800 км. Тук температурата отново започва да се повишава и на височини от порядъка на 300 км може да достигне стойности от порядъка на 1200°C. Освен това тя остава постоянна. Йоносферата се намира вътре в термосферата до височина от около 400 км. Тук въздухът е силно йонизиран поради излагане на слънчева радиация и има висока електрическа проводимост.
Следващата и като цяло последна зона е екзосферата. Това е така наречената зона на разсейване. Има предимно много разреден водород и хелий (с преобладаване на водорода). На височини от около 3000 км екзосферата се трансформира в околокосмически вакуум.
Това е нещо подобно. Защо приблизително? Тъй като тези слоеве са доста конвенционални. Възможни са различни промени във височината, състава на газовете, водата, температурата, йонизацията и т.н. Освен това има още много термини, които определят структурата и състоянието на земната атмосфера.
Например хомосферата и хетеросферата. В първия атмосферните газове са добре смесени и съставът им е доста равномерен. Вторият се намира над първия и там практически няма такова смесване. Газовете в него се разделят чрез гравитация. Границата между тези слоеве се намира на надморска височина от 120 km и се нарича турбопауза.
Вероятно ще приключа термините, но определено ще добавя, че условно се приема, че границата на атмосферата се намира на височина от 100 км над морското равнище. Тази граница се нарича Pocket Line.
Ще добавя още две снимки, за да илюстрирам структурата на атмосферата. Първата обаче е на немски, но пълна и доста лесна за разбиране :-). Може да се увеличи и да се види добре. Вторият показва промяната в температурата на атмосферата с височина.
Структурата на земната атмосфера.
Промяна в температурата на въздуха с надморска височина.
Съвременните пилотирани орбитални космически кораби летят на височини около 300-400 км. Това обаче вече не е авиация, въпреки че регионът, разбира се, е тясно свързан в известен смисъл и със сигурност ще говорим за това отново :-).
Авиационната зона е тропосферата. Съвременните атмосферни самолети могат да летят в долните слоеве на стратосферата. Например, практическият таван на MIG-25RB е 23 000 m.
Полет в стратосферата.
И точно физични свойства на въздухатропосферата определя как ще бъде полетът, колко ефективна ще бъде системата за управление на самолета, как ще се отрази турбуленцията в атмосферата, как ще работят двигателите.
Първото основно свойство е температура на въздуха... В газовата динамика може да се определи по скалата на Целзий или по скалата на Келвин.
температура т 1на дадена височина нпо скалата на Целзий се определя:
t1 = t-6.5H, където т- температура на въздуха близо до земята.
Температурата по скалата на Келвин се нарича абсолютна температура, нулата в тази скала е абсолютна нула. При абсолютна нула термичното движение на молекулите спира. Абсолютната нула по скалата на Келвин съответства на -273º по скалата на Целзий.
Съответно температурата тна високо нпо скалата на Келвин се определя:
Т = 273 К + t - 6,5 Н
Въздушно налягане... Атмосферното налягане се измерва в паскали (N / m 2), в старата система за измерване в атмосфери (атм.). Има и такова нещо като барометрично налягане. Това е налягането, измерено в милиметри живак с живачен барометър. Барометрично налягане (налягане на морското равнище), равно на 760 mm Hg. Изкуство. наречен стандарт. По физика 1 атм. е точно равно на 760 mm Hg.
Плътност на въздуха... В аеродинамиката най-често използваното понятие е масовата плътност на въздуха. Това е маса въздух в 1 m 3 обем. Плътността на въздуха се променя с височината, въздухът става по-разреден.
Влажност на въздуха... Показва количеството вода във въздуха. Има концепция " относителна влажност". Това е съотношението на масата на водната пара към максимално възможната при дадена температура. Концепцията за 0%, тоест, когато въздухът е напълно сух, може да съществува само в лабораторията. От друга страна, 100% влажност е реална. Това означава, че въздухът е погълнал цялата вода, която може да абсорбира. Нещо като абсолютно "пълна гъба". Високата относителна влажност намалява плътността на въздуха, докато ниската относителна влажност съответно я увеличава.
Поради факта, че полетите на самолетите се извършват при различни атмосферни условия, техните полетни и аеродинамични параметри в един и същ режим на полет могат да бъдат различни. Ето защо, за правилна оценка на тези параметри, ние въведохме Международна стандартна атмосфера (ISA)... Той показва промяната в състоянието на въздуха при издигане на височина.
Вземат се основните параметри на състоянието на въздуха при нулева влажност:
налягане P = 760 mm Hg. Изкуство. (101,3 kPa);
температура t = + 15 ° C (288 K);
масова плътност ρ = 1,225 kg / m 3;
За ISA е прието (както беше казано по-горе :-)) температурата в тропосферата пада с 0,65º на всеки 100 метра височина.
Стандартна атмосфера (пример до 10 000 m).
ISA таблиците се използват за калибриране на инструмента, както и за навигационни и инженерни изчисления.
Физични свойства на въздухавключва също понятия като инертност, вискозитет и свиваемост.
Инерцията е свойство на въздуха, което характеризира способността му да устои на промяна в състоянието на покой или равномерно праволинейно движение . Мярката за инертност е масовата плътност на въздуха. Колкото по-висока е тя, толкова по-висока е силата на инертност и съпротивление на средата, когато самолетът се движи в нея.
вискозитет. Определя съпротивлението на триене на въздуха, когато самолетът се движи.
Свиваемостта измерва промяната в плътността на въздуха при промяна на налягането. При ниски скорости на самолета (до 450 km / h) не настъпва промяна в налягането, когато въздушният поток около него, но при високи скорости започва да се проявява ефектът на свиваемост. Особено засегнато е влиянието му върху свръхзвука. Това е отделна област на аеродинамиката и тема за отделна статия :-).
Е, май това е всичко засега... Време е да приключим с това леко скучно изброяване, което обаче не може без :-). Атмосфера на земята, неговите параметри, физични свойства на въздухатолкова важни за самолета, колкото и параметрите на самия самолет и беше невъзможно да не ги спомена.
Чао, до следващи срещи и още интересни теми 🙂 ...
P.S. За сладко предлагам да гледате видео, заснето от пилотската кабина на близнак МИГ-25ПУ по време на полета му в стратосферата. Явно беше турист, който имаше пари за такива полети :-). Снимано основно през предното стъкло. Обърнете внимание на цвета на небето...