Stratosfera yra vienas iš viršutinių mūsų planetos oro apvalkalo sluoksnių. Jis prasideda maždaug 11 km aukštyje virš žemės. Keleiviniai lėktuvai čia nebeskraido ir debesys susidaro retai. Ozonas yra stratosferoje – ploname apvalkale, apsaugančiame planetą nuo žalingos ultravioletinės spinduliuotės prasiskverbimo.
Planetos oro apvalkalas
Atmosfera yra dujinis Žemės apvalkalas, esantis greta vidinio hidrosferos paviršiaus ir žemės plutos. Jo išorinė riba palaipsniui pereina į kosmosą. Atmosferos sudėtį sudaro dujos: azotas, deguonis, argonas, anglies dioksidas ir kt., Taip pat priemaišos dulkių, vandens lašų, ledo kristalų, degimo produktų pavidalu. Oro apvalkalo pagrindinių elementų santykis išlaikomas pastovus. Išimtis yra anglies dioksidas ir vanduo – jų kiekis atmosferoje dažnai kinta.
Dujinio apvalkalo sluoksniai
Atmosfera yra padalinta į kelis sluoksnius, esančius vienas virš kito ir turinčius kompozicijos ypatybes:
ribinis sluoksnis – tiesiogiai besiribojantis su planetos paviršiumi, besitęsiantis iki 1-2 km aukščio;
troposfera - antras sluoksnis, išorinė riba yra vidutiniškai 11 km aukštyje, čia susitelkę beveik visi atmosferos vandens garai, susidaro debesys, kyla ciklonai ir anticiklonai, didėjant aukščiui, kyla temperatūra;
tropopauzė - pereinamasis sluoksnis, kuriam būdingas temperatūros kritimo nutraukimas;
stratosfera – tai sluoksnis, besitęsiantis iki 50 km aukščio ir suskirstytas į tris zonas: nuo 11 iki 25 km temperatūra šiek tiek kinta, nuo 25 iki 40 – temperatūra pakyla, nuo 40 iki 50 – temperatūra išlieka pastovi ( stratopauzė);
mezosfera tęsiasi iki 80-90 km aukščio;
termosfera siekia 700-800 km virš jūros lygio, čia 100 km aukštyje yra Karmano linija, kuri imama kaip riba tarp Žemės atmosferos ir kosmoso;
Egzosfera dar vadinama sklaidos zona, čia ji daug netenka medžiagos dalelių, kurios išskrenda į kosmosą.
Temperatūros pokyčiai stratosferoje
Taigi, stratosfera yra dujinio planetos apvalkalo dalis, einanti paskui troposferą. Čia oro temperatūra, kuri yra pastovi per visą tropopauzę, pradeda keistis. Stratosferos aukštis yra apie 40 km. Žemutinė riba yra 11 km virš jūros lygio. Pradedant nuo šio ženklo, temperatūra šiek tiek keičiasi. 25 km aukštyje šildymo indeksas pradeda lėtai didėti. Iki 40 km virš jūros lygio temperatūra pakyla nuo -56,5º iki +0,8ºС. Toliau iki 50-55 km aukščio išlieka arti nulio laipsnių. Zona nuo 40 iki 55 kilometrų vadinama stratopauze, nes čia temperatūra nesikeičia. Tai pereinamoji zona iš stratosferos į mezosferą.
Stratosferos ypatybės
Žemės stratosferoje yra apie 20% visos atmosferos masės. Oras čia toks išretėjęs, kad žmogui be specialaus skafandro išbūti neįmanoma. Šis faktas yra viena iš priežasčių, kodėl skrydžiai į stratosferą pradėti vykdyti tik palyginti neseniai.
Kitas planetos dujų apvalkalo 11-50 km aukštyje bruožas – labai mažas vandens garų kiekis. Dėl šios priežasties debesys beveik niekada nesusidaro stratosferoje. Jiems statybinės medžiagos tiesiog nėra. Tačiau retai galima stebėti vadinamuosius perlamutrinius debesis, kurie „puošia“ stratosferą (nuotrauka pateikta žemiau) 20-30 km aukštyje virš jūros lygio. Ploni, tarsi šviečiantys dariniai iš vidaus gali būti stebimi po saulėlydžio arba prieš saulėtekį. Perlamutrinių debesų forma panaši į plunksninius arba cirrocumulus.
Žemės ozono sluoksnis
Pagrindinis skiriamasis stratosferos bruožas yra didžiausia ozono koncentracija visoje atmosferoje. Jis susidaro veikiamas saulės spindulių ir apsaugo visą planetos gyvybę nuo jų destruktyvios spinduliuotės. Žemės ozono sluoksnis yra 20-25 km aukštyje virš jūros lygio. O 3 molekulės yra paskirstytos visoje stratosferoje ir netgi egzistuoja netoli planetos paviršiaus, tačiau didžiausia jų koncentracija stebima šiame lygyje.
Reikia pažymėti, kad Žemės ozono sluoksnis yra tik 3-4 mm. Tai bus jo storis, jei šių dujų dalelės bus dedamos įprasto slėgio sąlygomis, pavyzdžiui, šalia planetos paviršiaus. Ozonas susidaro dėl deguonies molekulės skilimo, veikiant ultravioletinei spinduliuotei, į du atomus. Vienas iš jų susijungia su „pilnaverte“ molekule ir susidaro ozonas – O 3.
Pavojingas gynėjas
Taigi šiandien stratosfera yra labiau ištirtas atmosferos sluoksnis nei praėjusio amžiaus pradžioje. Tačiau ozono sluoksnio, be kurio gyvybė Žemėje nebūtų atsiradusi, ateitis vis dar nėra labai aiški. Kol šalys mažina freono gamybą, vieni mokslininkai teigia, kad tai didelės naudos bent jau tokiais tempais neatneš, kiti teigia, kad to visai nereikia, nes dauguma kenksmingų medžiagų susidaro natūraliai. Kas teisus, laikas parodys.
Aiškinamasis rusų kalbos žodynas. D.N. Ušakovas
stratosfera
stratosfera, pl. ne, w. (iš lotynų kalbos stratum – grindys ir graikų sphaira – rutulys). Viršutinis atmosferos sluoksnis yra virš troposferos 11–75 km aukštyje virš jūros lygio.
Aiškinamasis rusų kalbos žodynas. S. I. Ožegovas, N. Ju. Švedova.
stratosfera
Y, gerai. (specialistas.). Viršutinis žemės atmosferos sluoksnis, esantis virš troposferos.
adj. stratosferos, th, th.
Naujas aiškinamasis ir išvestinis rusų kalbos žodynas, T. F. Efremova.
stratosfera
gerai. Žemės atmosferos sluoksnis, esantis virš troposferos (8–12–80 km aukštyje virš jūros lygio).
Enciklopedinis žodynas, 1998 m
stratosfera
STRATOSFERA (iš lot. stratum - sluoksnis ir sfera) atmosferos sluoksnis, esantis virš troposferos nuo 8-10 km aukštosiose platumose ir nuo 16-18 km prie pusiaujo iki 50-55 km. Stratosferai būdingas temperatūros padidėjimas nuo -40°C (-80°C) iki artimos 0°C, žema turbulencija, nereikšmingas vandens garų kiekis ir padidėjęs ozono kiekis, lyginant su žemesne ir viršutiniai sluoksniai.
Stratosfera
(iš lot. stratum ≈ sluoksnis ir graikiškai sphaira ≈ kamuolys), atmosferos sluoksnis tarp troposferos ir mezosferos (nuo 8≈16 km iki 45≈55 km), temperatūra S. paprastai didėja didėjant aukščiui. Dujinė oro sudėtis S. yra panaši į troposferos, tačiau S. yra mažiau vandens garų ir daugiau ozono (O3). Didžiausia O3 koncentracija yra 20–30 km sluoksnyje. Saulės spinduliuotės šiluminį režimą daugiausia lemia spinduliavimo šilumos perdavimas, o kiek mažiau – vertikalūs judesiai ir horizontalus oro perdavimas. Apskritai C. yra artimas spinduliavimo pusiausvyrai, tai yra, temperatūrą jame lemia H2O, CO2 ir O3 molekulių sugeriamos ir išskiriamos energijos lygybė. S. oro įkaitimą daugiausia sukelia ozono ultravioletinės saulės spinduliuotės sugertis. Priešingai, ilgos bangos H2O ir CO2 molekulių spinduliavimas sukelia oro aušinimą. Dėl šios priežasties žemose platumose, kur H2O ir CO2 kiekis padidėjęs, o O3 mažesnis, C. yra šaltesnis nei didelėse platumose. Vidutinio ir aukšto klimato platumose temperatūra žemutinėje šiaurės pusėje mažai skiriasi priklausomai nuo aukščio, o virš jo kyla. Virš pusiaujo ir tropikuose visoje šiaurėje temperatūra kyla didėjant aukščiui. Apatinėje S. riboje temperatūra svyruoja nuo ≈40 ╟С (≈60 ╟С) poliarinėse ir vidutinio klimato platumose iki ≈70 ╟С (≈80 ╟С) tropikuose. Prie C. viršutinės ribos vidutinė temperatūra artima 0 ╟С. P. stebimas didelis vėjo greitis, taip pat čiurkšlių srautai. Vasarą aukščiau 20–25 km vyraujanti vėjo kryptis P. keičiasi iš vakarų į rytus. Žiemą vakarų vėjai pučia visoje P. Didžiausi vėjo greičiai stebimi prie viršutinės šiaurės ribos (žiemą iki 80–100 m/sek., vasarą – iki 60–80 m/sek.). 20≈30 km aukštyje, vadinamasis. perlamutriniai debesys, matyt, sudaryti iš ledo kristalų arba peršaldytų vandens lašų. Žemutinė šiaurė, iki 20–25 km aukštyje, išsiskiria padidėjusiu aerozolių, ypač sulfatų, dalelių, atneštų čia per ugnikalnių išsiveržimus, kiekiu. Jie čia išsilaiko ilgiau nei troposferoje dėl mažo turbulentinio mainų ir kritulių išplovimo nebuvimo. Šis aerozolinis S. sluoksnis, padidindamas atmosferos albedą, lemia tam tikrą oro temperatūros prie žemės paviršiaus sumažėjimą, o tai ypač stipru po didelių sprogstamųjų ugnikalnių išsiveržimų.
Lit .: Khvostikovas I. A., Aukšti atmosferos sluoksniai, L., 1964, sk. 5, Nr.14, sk. 9, Nr.27; Logvinovas K. T. Stratosferos meteorologiniai parametrai, L., 1970 m.
S. M. Šmetras.
Vikipedija
Stratosfera
Stratosfera- atmosferos sluoksnis, esantis 11–50 km aukštyje. Būdingas nedidelis temperatūros pokytis 11-25 km sluoksnyje ir jo padidėjimas 25-40 km sluoksnyje nuo -56,5 C iki +0,8 °C (viršutinis stratosferos sluoksnis arba inversijos sritis). Pasiekusi apie 0 °C reikšmę apie 40 km aukštyje, temperatūra išlieka pastovi iki maždaug 55 km aukščio. Ši pastovios temperatūros sritis vadinama stratopauze ir yra riba tarp stratosferos ir mezosferos. Oro tankis stratosferoje yra dešimtis ir šimtus kartų mažesnis nei jūros lygyje.
Būtent stratosferoje yra ozonosferos sluoksnis (nuo 15-20 iki 55-60 km aukštyje), kuris lemia viršutinę gyvybės biosferoje ribą. Ozonas dėl fotocheminių reakcijų intensyviausiai susidaro ~30 km aukštyje. Bendra O masė esant normaliam slėgiui būtų 1,7–4,0 mm storio sluoksnis.
Didžioji dalis trumpųjų bangų ultravioletinės spinduliuotės dalies (180-200 nm) pasilieka stratosferoje ir transformuojama trumpųjų bangų energija. Šių spindulių įtakoje kinta magnetiniai laukai, skyla molekulės, vyksta jonizacija, naujai susidaro dujos ir kiti cheminiai junginiai. Šiuos procesus galima stebėti šiaurės pašvaistės, žaibo ir kitokio švytėjimo pavidalu.
Stratosferoje ir aukštesniuose sluoksniuose, veikiant saulės spinduliuotei, dujų molekulės disocijuoja į atomus (CO ir H disocijuoja aukščiau 80 km, O virš 150 km, N virš 300 km). 200-500 km aukštyje jonosferoje taip pat vyksta dujų jonizacija, 320 km aukštyje įkrautų dalelių (O, O, N) koncentracija yra ~ 1/300 neutralių dalelių koncentracijos. Viršutiniuose atmosferos sluoksniuose yra laisvųjų radikalų – OH, HO ir kt.
Stratosferoje beveik nėra vandens garų.
Žodžio stratosfera vartojimo literatūroje pavyzdžiai.
Aeronautikos lakūnas Birnbaumas, inžinierius Godunovas ir stratosferos vadas Prokofjevas pasiekė 19 kilometrų aukštį, paėmė oro mėginius iš įvairių tropo ir tropo sluoksnių. stratosfera, nustatė kosminių spindulių skaičių, atliko aerologinius ir meteorologinius stebėjimus.
AT stratosfera mes tik išgyvename žmogaus skverbimąsi į jį, visada neatsiejamą nuo kitų organizmų - vabzdžių, augalų, mikrobų - ir tokiu būdu gyvoji medžiaga nuo geoido lygio jau pakilo 40 km aukštyn ir sparčiai kyla.
Kelias sekundes Crassus atvirai mėgavosi peizažu, bet tada sklandytuvas pakilo dar aukščiau į stratosfera ir peizažas dingo už debesų.
Atsiprašau, kad pertraukiau jūsų pokalbį, pulkininke, pasakė Alison Lang. stratosfera leidžiantis žemyn į planetos paviršių į šiaurės vakarus nuo sostinės.
Homosferos viduje, tęsė jis, turime troposferą, stratosfera ir – anapus mezopauzės – mezosfera su deguonimi ir azoto rūgštimi, jonizuota iki Limono beta linijos kvantų, o dar aukščiau – deguonimi ir šiek tiek azoto oksido, jonizuotu trumpų ultravioletinių spindulių.
stratosfera jie veikė žmones mobilizuojančiai, grandinė darniai, tyliai, paskubomis žygiavo, stengdamasi greitai prasibrauti tarp įprastų apatinio koridoriaus sienų, tirštai liejosi kvapo garai.
Vandenilio kuro reaktorių ūžesys, šaltis ir išėjimo į stratosfera jie veikė žmones mobilizuojančiai, grandinė drausmingai žygiavo žingsniu, tyliai, paskubomis, stengdamasi greitai prasibrauti tarp įprastų apatinio koridoriaus sienų – kvėpavimas tirštai garavo.
Jei įrenginys buvo stratosfera daugiau nei dvi dienas, tada deguonis Usyskine ir Morokhine turėjo baigtis daug anksčiau.
Projekto lyderių Braddy McAffee ir Lynn Sanders teigimu, šis įrenginys į viršutinius sluoksnius jėga išstums nerafinuotus angliavandenilius. stratosfera, kur jie fotochemiškai skaidomi dalyvaujant triatominiams alotropiniams junginiams, po to nusodinamas sodos bikarbonatas, galintis neutralizuoti rūgštų lietų.
Išorinė Žemės geosfera yra atmosfera, kuri savo ruožtu yra padalinta į tris posluoksnius: troposferą, stratosfera ir jonosfera.
Būtent ši pasaulinė lyderystė spręs nuolat didėjančių mirtinų ozono skylių mažinimo iššūkius stratosfera ir derlingo dirvožemio humusingo sluoksnio didinimas, taip pat deguonį gaminantys miškai.
Tačiau Lissas tai matė siaubingame aukštyje, aukščiau aukščiausių lyderių, aukščiau stratosfera buvo miglotas, nesuprantamas, neaiškus pasaulis, kankinantis savo nelogiškumu – šiame aukštesniame pasaulyje buvo lyderis Adolfas Hitleris.
žiūrėdamas stratosfera po raketiniu lėktuvu tekančiais peizažais Janas Mirošnikas viltingai manė, kad pagaliau pradės gyvenimą, apie kurį seniai slapta svajojo, net mintyse neprisipažindamas, kaip labai nori žiemą važiuoti sniege ir atsipalaiduoti. Jalta vasarą, o ne tam, kad žiemą Hermono viršūnėje ieškotų sniego gumulų, o vasarą merdėtų nuo karščio Eilato paplūdimiuose.
Jei jie išmesti į rezervuaro dugną, nusėti rąstais arba nunešti į stratosfera, tada man laikas išsitraukti revolverį ir nusišauti čia pat, autobuse, nors šį grynai asmeninį reikalą planavau atlikti rytoj Kuzminkinsky viešbutyje, tyliai, ramiai, patogiai, arčiau nakties, atiduodamas Tatjana iš rankų į rankas būsimam vyrui.
Laimei, didžioji dalis ozono yra stratosfera 16-50 km aukštyje.
STRATOSFERA. Žemės atmosfera yra padalinta į daugybę sluoksnių, kurie skiriasi vienas nuo kito savo fizine būkle. Svarbiausi sluoksniai yra: apatinis sluoksnis – troposfera, kuriai būdingas oro masių maišymosi procesas ir dėl to temperatūros mažėjimas didėjant aukščiui. Aukštis, iki kurio išsivysto troposferos sluoksnis, priklauso nuo tų faktorių, kurie sukelia maišymosi procesus, intensyvumo: saulės šildymo, mechaninio žemės paviršiaus poveikio ir kt. Virš troposferos sluoksnio yra sluoksnis, kuriame maišymosi procesai nevyksta arba vyksta. nereikšmingas vaidmuo. Virš troposferos sluoksnio esančią atmosferą įprasta vadinti stratosfera, o tai reiškia zoną, kuriai būdinga sluoksniuota struktūra. Ribinė sritis tarp troposferos ir stratosferos vadinama tropopauze. Stratosfera nuo troposferos skiriasi visų pirma tuo, kad nėra visų troposferai būdingų maišymosi procesų padarinių: temperatūros kritimo, debesų formavimosi ir kt. Tuo pačiu stratosferoje iš dalies dėl jos žemo lygio. temperatūros, iš dalies dėl to, kad trūksta nuotekų iš žemės paviršiaus, vandens garų yra visiškai nereikšmingas kiekis. Lentelėje pateikiamos oro temperatūrų, slėgio ir savitojo sunkio reikšmės įvairiuose aukščiuose iki 40 km pagal Europos stočių stebėjimų duomenis.
Tie patys duomenys grafiškai parodyti fig. vienas.
Iš temperatūros eigos matyti, kad vasarą stratosfera (sluoksnis, kuriame temperatūra nustoja kristi) prasideda 12 km aukštyje, o žiemą – 11 km aukštyje. Tačiau pateikti skaičiai apibūdina tik vidutinį pasiskirstymą Europoje. Daugybė zondavimo įvairiose Žemės rutulio vietose dabar davė išsamų vaizdą apie stratosferos temperatūros struktūrą. Fig. 2 parodyta šio pasiskirstymo pagal platumą schema pagal Ramanathaną.
Temperatūros elgesys su aukščiu parodytas pagal Ramanathaną Fig. 3, o ten matyti, kad ties pusiauju, kur didžiausias stratosferos aukštis ir kur pasiekiama žemiausia temperatūra (iki -90°C), stratosferos temperatūrų eigai būdingas staigus kilimas. temperatūroje su aukščiu. Regionuose, esančiuose toliau nuo pusiaujo, temperatūros padidėjimas didėjant aukščiui yra mažiau pastebimas.
Tačiau radiozondų pakilimų poliariniuose regionuose duomenys verčia pripažinti, kad ir čia stratosferoje vyksta gana ryškus temperatūros padidėjimas didėjant aukščiui, kaip matyti pav. 3, kuriame pateikiamas temperatūros pasiskirstymas per radiozondus, kuriuos autorius paleido iš Zeppelin 1931 m.
Fig. 4 paveiksle parodyta žiemos ir vasaros temperatūrų pasiskirstymo diagrama, kurią neseniai (1934 m. sausio mėn.) pasiūlė Palmen.
Šios schemos, kurią Palmen gavo remdamasis zondavimo duomenimis Abisko (Šiaurės Švedija 68 ° 21 ") ir pagal autoriaus radiozondo pakilimus nuo cepelino, ypatumai yra tokie. Pusiaujo 17 km aukštyje, turime temperatūra artima -80 °C, virš poliarinių sričių tame pačiame aukštyje, temperatūra artėja prie -35 °C. Pati temperatūros eiga (temperatūra nukrenta 111 km didžiausio temperatūros kritimo kryptimi) poliariniuose regionuose yra geras charakterizuojamas Zeppelin radiozondo pakilimo duomenimis, kurie labai sutapo su paprastų zondo pakilimų Abisko duomenimis (5 pav.).
Žiemą temperatūros pasiskirstymo modelis stratosferoje ir įvairiose platumose skiriasi nuo vasaros tuo, kad horizontalus temperatūros gradientas (temperatūra nukrenta 111 km didžiausio jos mažėjimo kryptimi), kuris yra labai svarbus ir nukreiptas į pusiaują. vasarą, žiemą pasirodo daug mažiau, nes temperatūra stratosferoje ir virš ašigalių yra labai žema. Pasak Palmeno, šiauriausiose platumose (į šiaurę nuo 55°), stratosferoje, taip pat troposferoje, horizontalus temperatūros gradientas nukreiptas į stratosferą.
Žemiau pateikiami duomenys apie aukščių dažnumą esant minimaliai oro temperatūrai (troposferos pabaiga ir tropopauzės pradžia) pagal Slucko (netoli Leningrado) Aerologijos instituto stebėjimus 1934-1935 m.
Iš duomenų matyti, kad jei aukštyje nuo 9 iki 11 km turime daugiau nei 50% visų tropopauzės pradžios atvejų, aukštyje žemiau 1 km tropopauzės pradžios dažnis sumažinamas iki nulio. Toliau pateikiamas skirtingų minimalių temperatūrų pakartojamumas procentais toje pačioje vietoje:
Iš duomenų matyti, kad temperatūra nuo -45 iki -55°С dažniausiai būna stratosferoje (daugiau nei 50% visų atvejų), o žemesnė nei -70 ir aukštesnė -35°С temperatūra pasitaiko išimties tvarka. Santykinis temperatūrų pastovumas su aukščiu stratosferoje natūraliai rodo, kad čia kalbama su vadinamuoju. spinduliavimo pusiausvyra, kai kiekviena oro dalelė tam tikrą laiką spinduliuoja tiek pat energijos, kiek ir gauna. Spinduliavimo pusiausvyros teorijas sukūrė Humphrey, Emden, Gold ir Hergesell. Neseniai Mygge, Simpson ir Albrecht sprendė šį klausimą. Albrechtas sukūrė spinduliuotės pusiausvyros teoriją, atsižvelgdamas į atskiras vandens garų spektro dalis. Jis padarė išvadą, kad apatinių atmosferos sluoksnių, taip pat ir žemės paviršiaus šiluminė spinduliuotė stratosferos būklei turi labai mažai reikšmės ir kad viršutiniuose atmosferos sluoksniuose turi būti sluoksnis su padidėjęs radiacijos laipsnis, kurio įtakoje susidaro aštri riba tarp troposferos sluoksnio ir stratosferos ir kurioje vandens garų kiekis yra nuo 0,015 iki 0,15 mm. Fig. 2 šio sluoksnio aukštis parodytas kaip brūkšniuota juosta. Šio sluoksnio temperatūros sumažėjimas, anot Albrechto, lemia bendrą temperatūros mažėjimą troposferoje jai kylant. Tačiau pateiktas paaiškinimas negali būti visiškai priimtas. Iš tiesų, pats Albrechtas jau pastebi savo samprotavimų nesuderinamumą su reiškiniu, kad jo svarstomas sluoksnis yra arti stratosferos tik platumose, didesnėse nei 50 °. Kita vertus, ši teorija negali paaiškinti didelių temperatūros kritimų virš pusiaujo. Matyt, Albrechto teorija gali paaiškinti tik padidėjusį temperatūros sumažėjimą, kuris turi įtakos vertikalių temperatūros gradientų padidėjimui, kuris stebimas viršutinėje troposferos dalyje ir negali būti. paaiškinama kitais samprotavimais. Bet kuriuo atveju sumažintą stratosferos temperatūrą lemia nežymus saulės spindulių šiluminės energijos sugėrimas stratosferos ore.
Išorinis temperatūros pasiskirstymas stratosferos sluoksnyje yra skirtingas. Schmauss išskiria 4 tokio skirstinio tipus. Normaliam tipui būdingas temperatūros kritimo pokytis troposferoje, b. arba m) izoterminis sluoksnis stratosferoje, kurio temperatūra išlieka pastovi iki didelių aukščių. Antrasis tipas nuo pirmojo skiriasi tuo, kad troposfera atsiskiria nuo izoterminio stratosferos sluoksnio b. arba m. ryški inversija. Gali būti, kad inversinio sluoksnio atsiradimas yra susijęs su sustiprinta konvekcija troposferoje arba, kaip galima manyti, vadovaujantis Albrechto samprotavimais, dėl intensyvios spinduliuotės iš efektyvaus sluoksnio, kurio vandens garų kiekis yra 0,015–0,15 mm. Trečiojo tipo temperatūros eiga stratosferoje turi silpnai išreikštą inversiją, ty laipsnišką temperatūros kilimą didėjant aukščiui. Galiausiai, ketvirtasis, palyginti retas temperatūros pasiskirstymo stratosferoje tipas pasižymi tuo, kad nėra ryškaus perėjimo iš troposferos į stratosferą sluoksnio, kaip ir kitų tipų atveju. Vietoj to, perėjimas pasireiškia kaip lėtas temperatūros mažėjimas didėjant aukščiui, palaipsniui virsdamas izoterma. Palmenas, išsamiai apsvarstęs įvairius temperatūros pasiskirstymo stratosferoje atvejus, sugalvojo išskirti tris pagrindinius tipus (6 pav.).
Pirmuoju atveju (I kreivė) troposferos temperatūros sumažėjimas virsta izoterma, kuri išlieka visuose stratosferos aukščiuose. Šį tipą jis laiko „normaliu“. Antrojo tipo (Palmen II kreivė) temperatūra įžengus į stratosferą smarkiai pakyla, kelių km atstumu pasiekia maksimalią vertę, o vėliau vėl pradeda mažėti. Palmenas mano, kad šis tipas būdingas cikloniniam režimui. Galiausiai trečiasis tipas (III kreivė) – anticikloninis – pasižymi tuo, kad temperatūra stratosferoje kyla visuose aukščiuose, nors ir skirtingais tempais. Tuo pačiu metu, pasak Palmeno, cikloninio tipo temperatūra stratosferoje yra aukštesnė nei įprasta, o anticikloninio tipo temperatūra yra žemesnė už normalią. Tai. abiejų šių tipų temperatūra linkusi artėti prie normalių verčių su ūgiu.
Tiriant atmosferos procesus troposferoje, natūraliai kyla mintis, kokį vaidmenį šiuose procesuose gali atlikti stratosfera. Ar šis sluoksnis yra visiškai apmiręs sluoksnis, neturintis jokios reikšmės troposferos gyvybei, ar atvirkščiai – jame vykstantys procesai diktuoja troposferos procesų vystymosi kryptį ir pobūdį. Šiuo metu galima išskirti dvi pagrindines aerologijos mokyklas, kurios laikosi visiškai priešingų požiūrių. Pirmoji mokykla (prof. von Ficker) stratosferiniams procesams priskiria jei ne dominuojantį, tai bent pagrindinį vaidmenį plėtojant atmosferos procesus troposferoje. Stratosferos vaidmenį, šios mokyklos nuomone, gerai išreiškia N. Shaw žodžiai, kad atmosferos dinamiką lemia viršutiniai sluoksniai, o grynai fiziniai procesai, susiję su kondensacija, debesų susidarymu. ir kt., atsiskleidžia troposferoje. Pirminių bangų atsiradimas stratosferoje gali būti siejamas ir su šiluminėmis, ir su grynai dinaminėmis priežastimis. Šiluminės priežastys yra susijusios su šilto ar šalto oro masių, judančių horizontaliai, atėjimu. Tai. pagal šią mokyklą, stratosferoje galime turėti šiltų arba šaltų bangų, panašių į tas, kurios vystosi troposferoje poliarinio fronto srityje. Norvegijos mokykla laikosi visiškai kitokių pažiūrų. Pastarųjų nuomones sukūrė Bergeronas, Bjerknesas, Palmenas ir kiti, kurie, remdamiesi faktine medžiaga iš zondų ir radiozondų pakilimų duomenų, išsamiai išanalizavo stratosferos reiškinius. Norvegų mokykla taip pat pripažįsta, kad temperatūros bangos vystosi stratosferoje, tačiau ji visiškai susieja jų atsiradimą su procesais troposferoje. Palmenas ir Bjerknesas išskiria du pagrindinius veiksnius, galinčius sukelti atitinkamus temperatūros svyravimus stratosferoje. Pirmąjį veiksnį lemia šiluminiai-advekciniai procesai, kurių metu troposferoje išsivysto šiltų arba šaltų masių antplūdis. Palmenas ypač išsamiai ištyrė poliariniame fronte vykstančius reiškinius. Remdamasis faktine temperatūros zondavimo medžiaga, Palmenas pateikė temperatūros pasiskirstymo poliariniame ir atogrąžų ore vaizdą. Poliarinėms masėms būdinga žemesnė temperatūra troposferoje ir aukštesnė stratosferoje. Tropopauzė poliarinėse masėse yra daug mažesnė nei atogrąžų masėse. Kai kuriais atvejais Palmenas nurodė tropopauzės sumažinimą iki 5 km. Priešingai, atogrąžų masėse tropopauzė yra pakilusi, žemesniuose sluoksniuose temperatūra pakyla, o stratosferoje – žemesnė. Palyginus tropinių ir poliarinių masių duomenis, paaiškėja, kad didžiausias temperatūrų skirtumas stebimas 4-7 km aukštyje ir 11-13 km aukštyje, o šie temperatūrų skirtumai turi priešingą ženklą. Iš to Palmenas daro išvadą, kad pakankamai stiprūs šiltų ir šaltų masių patekimai, atsirandantys troposferoje, atsispindi ir stratosferoje. Šiuo atveju antrinė stratosferos banga išstumiama fazėmis, o pradiniu bangos vystymosi momentu troposferoje su ja susijusi banga įgauna priešingą ženklą. Tuo pat metu Palmenas prieina prie išvados, svarbios Norvegijos teorijai, kad sąsaja tarp poliarinių ir atogrąžų masių, kaip buvo priimta pirminėje Bjerkneso teorijoje, pasiekia troposferą ir neapsiriboja 4 sluoksniu. -5 km. Sąsaja ryškiausiai išreikšta vidutiniame aukštyje. Tačiau, kaip pastebi pats Palmenas ir Vokietijos mokyklos atstovai, šiuo metu sunku pasakyti, kieno požiūrį galima laikyti galutiniu nugalėtoju. Nėra jokios abejonės, kad tik išsamūs atmosferos tyrimai, turintys konkretų tikslą, gali būti medžiaga galutiniam sprendimui šiuo klausimu.
Čia reikėtų pasilikti ties kai kuriomis aplinkybėmis, kurios gali parodyti atmosferos procesų raidos ypatumus. Pirmiausia reikia kelti klausimą, kuriame iš šių sluoksnių turime tiesioginį energijos antplūdį, galintį sukelti tam tikrus dinaminius procesus. Šiuo energijos antplūdžiu reikia turėti omenyje nehomogenišką srautą, kuris sukuria netolygų šildymą ar vėsinimą. Akivaizdu, kad netolygiai įkaitęs žemės paviršius, netolygus žemę pasiekiančios saulės energijos pasiskirstymas ir pan., daro troposferą neabejotinu netolygiai gaunamos energijos centru. Viena vertus, stratosferoje stebima visiškai vienoda saulės insoliacija, nes saulės spindulių nuolydis neturi praktinės reikšmės saulės energijos, ateinančios į tam tikrą sritį, intensyvumui; kita vertus, čia visiškai nėra debesų, dulkių dalelių ir pan. čia nėra jokio dinaminio sužadinimo – netolygiai įeinančios energijos. Be to, neabejotina, kad stratosferoje susiduriame su staigiais temperatūros svyravimais, kurie nustatomi tiek zondais užsienyje, tiek zonduojant kasdieniais radiozondų tyrimais čia. Todėl turime pripažinti, kad šių svyravimų kilmė gali būti. siejamas, kaip mano Palmenas, tik su troposferos gelmėse besivystančiais procesais. Stratosfera yra sluoksnis, kuris reaguoja į atitinkamus procesus troposferoje. Priešinga troposferos bangų fazėms, kurią pažymėjo Palmenas, rodo, kad stratosferos vaidmuo šiais atvejais yra neutralizuoti staigių troposferos svyravimų vystymąsi, susijusį su tam tikro energijos kiekio absorbavimu iš troposferos procesų. Tačiau, kita vertus, kartą sukurtos stratosferos bangos negali nepaveikti troposferos procesų vystymosi. Taip pat galima daryti prielaidą, kad atsiradę stratosferos trikdžiai gali atitrūkti nuo pirminio juos atitinkančio proceso troposferoje ir įgyti savarankišką aktyvų vaidmenį. Visiškai akivaizdu, kad stratosferos ir troposferos trikdžių trukdžiai vaidina didžiulį vaidmenį plėtojant oro reiškinius. Tai. stratosferos vaidmuo tokios pat eilės troposferos trikdžių vystymuisi ir kai kuriais atvejais net atsiradimui nekelia abejonių. Šiuo atveju galima daryti prielaidą, kad šis vaidmuo turi stabilizuojantį poveikį, sugeria dalį troposferos trikdžių sukurtos energijos. Dėl izoterminio pasiskirstymo stratosferos temperatūrinis sluoksnis turi užtikrinti itin stiprų atsparumą vertikaliems oro masių svyravimams, atsirandantiems praeinant šiltoms ar šaltoms bangoms. Tai. stratosferos sluoksnis yra tarsi elastingas sluoksnis, kuris slopina apatinio sluoksnio svyravimus. Autorius ne kartą atkreipė dėmesį į savotiško stabilizavimo principo pasireiškimą atmosferos procesuose, kuris susideda iš to, kad atmosferos procesų vystymasis veikiant tam tikram normalią atmosferos būklę trikdančiam veiksniui vyksta tokia kryptimi, kuria veikiamas poveikis. Šis veiksnys arba susilpnėja, arba visiškai išnyksta. Tai, kas buvo pasakyta aukščiau apie stratosferos vaidmenį, leidžia manyti, kad ir čia turime savotišką atmosferos procesų stabilizavimosi dėsnio apraišką. Natūralu, kad norint teisingai suprasti troposferoje vykstančius reiškinius, būtina turėti išsamius duomenis, apibūdinančius stratosferos būklę. Analizei ypač svarbus temperatūros ir drėgmės pasiskirstymas iki tropopauzės sluoksnio ir pačiame tropopauzės sluoksnyje, nes tropopauzės aukštis ir jos struktūra itin būdingi troposferoje vykstantiems procesams.
Stratosfera domina ne tik jos vaidmens procesuose, kurie sukuria orą troposferoje, požiūriu. Dėl to, kad troposferoje debesys, krituliai ir pan., dažnai sukuria neįveikiamas kliūtis skrydžiui, ypač dideliais atstumais, kyla noras įvaldyti stratosferą kaip tolimų skrydžių zoną. Šiuo atžvilgiu stratosfera turi nemažai pranašumų, palyginti su troposfera. Be debesų nebuvimo ir visiško apledėjimo galimybės stratosferoje atmetimo, reikėtų tikėtis, kad oro srovės išsiskiria išskirtiniu reguliarumu, priešingai nei stipriai besisukančios troposferos srovės. Kalbant apie oro masių judėjimo greitį, stebėjimai rodo, kad daugeliu atvejų greitis šiek tiek sulėtėja. Tačiau nereikėtų manyti, kad ramumai būdingi stratosferai. Dažniausias stratosferos greitis yra 10-20 m/sek. Kai kuriais atvejais, ypač žiemą, čia pažymimas greitis iki 30-35 m/s (daugiau nei 100 km/h). Galiausiai, stratosfera patraukia šiuolaikinės fizikos dėmesį, nes būtent čia atsiskleidžia veiksmingiausias paslaptingų kosminių spindulių veiksmas, kurio prigimtis iki šiol tebėra neaiški.
Apibendrinant tai, kas išdėstyta pirmiau, galima pastebėti, kad nuodugnus reiškinių stratosferoje, ypač jos apatiniuose 10-20 km sluoksniuose, tyrimas neabejotinai yra vienas svarbiausių šiuolaikinės aerologijos uždavinių, tiek siekiant užkariauti šią zoną. oro transportu, ir siekiant išsiaiškinti daugybę teorinės aerologijos ir teorinės fizikos klausimų. Aukščiau pateikti duomenys susiję su tais stratosferos sluoksniais, kurie buvo tiriami tiesioginio zondavimo metodais, naudojant savaiminio įrašymo ar radijo perdavimo priemones. Kitais metodais (garsometriniu, nustatant meteorų užsidegimą ir išnykimą, nustatant pereinamuosius slopinimo momentus ir kt.) dabar įrodyta, kad iš maždaug 40 km aukščio susidaro sluoksnis, kuriame pakyla temperatūra. smarkiai su aukščiu, pasiekiant 50-60 km aukštį iki +60°С ir daugiau. Klausimas dėl oro sudėties stratosferoje žemesniems pastarųjų sluoksniams dabar gali būti laikomas išspręstu dėl matavimų, atliktų pakeliant stratosferos balioną SSSR-1 1933 m. Tai buvo oro mėginių, paimtų 1933 m. Šis skrydis parodė, kad 18500 m aukštyje deguonies kiekis buvo 20,95%, t. y. labai (matavimo tikslumo ribose) artima deguonies kiekiui netoli žemės paviršiaus. Nėra patikimos informacijos apie oro sudėties pokyčius sluoksniuose, aukštesniuose nei 19 000 m. Matyt, reikia manyti, kad dėl didelio deguonies savitojo svorio, taip pat dėl neabejotinai konvekcinio maišymosi viršutiniuose sluoksniuose nebuvimo, deguonies kiekis turėtų palaipsniui mažėti didėjant aukščiui. Tolesni matavimai gali paaiškinti šią problemą. Ozono kiekis ore yra labai svarbus teoriškai ir praktiškai. Naujausi „Regener“ (Štutgartas) tyrimai parodė, kad visas atmosferos ozonas yra sluoksnyje iki 28 km, o pagrindinė ozono masė susitelkė 12–28 km sluoksnyje. Yra žinoma, kad ozonas daro žalingą poveikį gumai. Atitinkamai Regener rekomenduoja suteikti balionams didžiausią įmanomą kėlimo greitį, kad ozono poveikis korpusui būtų kuo trumpesnis.
Stratosferos tyrimo metodai . Praktikoje stratosferos tyrimams taikomi įvairūs metodai. Stratosferos tyrimas zondo balionais susideda iš to, kad ant mažo rutulio pakabinamas specialus įtaisas, kuris automatiškai fiksuoja temperatūros, slėgio ir drėgmės būklę kylant atmosferoje. Pasiekęs maksimalų aukštį ir suplėšęs kamuoliuko apvalkalą, prietaisas leidžiasi arba ant specialaus parašiuto, arba ant papildomo kamuolio, pripučiamo mažiau nei pagrindinis kamuolys. Akivaizdu, kad šis metodas visiškai netaikomas retai apgyvendintoms erdvėms. Todėl autorius 1923 m. ir iki 1930 m. sukūrė ir pritaikė naują metodą - radiozondą, kuris susideda iš to, kad specialios konstrukcijos įtaisas turi specialų siųstuvą ir perduoda duomenis apie meteorologinių elementų būklę skrydžio metu. . Didžiausias šiuo metodu pasiektas aukštis buvo 29 600 m (Aerologijos institutas). Oro balionų didžiausias aukštis yra 36 000 m (Vokietija). Norint gauti duomenų apie temperatūros pasiskirstymą aukštuosiuose atmosferos sluoksniuose, taip pat ir stratosferoje, šiuo metu pagal specialią programą vykdomi oro balionų ir radiozondų pakilimai vadinamojoje. „tarptautinių dienų“ visame pasaulyje. SSRS stratosferos tyrimai kasdien atliekami keliuose taškuose: Slucke, Maskvoje, Kijeve, Sevastopolyje, Tiflise ir kt. Slucko (netoli Leningrado) Aerologijos institute du kartus per dieną atliekami tyrimai. radiozondo metodas (dieną ir naktį). Tiesioginiai stratosferos tyrimai buvo įmanomi naudojant stratosferos balioną, kuris yra didelio tūrio balionas su sandaria gondola. Tokių balionų idėja priklauso D. I. Mendelejevui, kuris jį pasiūlė dar 1875 m. Pirmą kartą stratosferos balionu pakilo prof. Piccard (Belgija). SSRS buvo atlikti trys skrydžiai: „SSSR-1“ – 1933 m., „Osoaviakhim-1“ – 1934 m. sausio 30 d. ir „SSSR-1 bis“ 24/VI 1935. Tais pačiais metais amerikietiškas stratosferos balionas „Explorer“ -2" pakilo į 22040 m aukštį. Pagrindinis sunkumas pasiekiant aukštus stratosferoje yra žemas šių sluoksnių slėgis. Sumažėjus šį slėgį atitinkančiam oro savitajam sunkiui, labai sumažėja baliono pakilimas. Todėl būtina turėti milžiniškų matmenų balionus, kad jie išlaikytų pakankamą plūdrumą dideliame aukštyje. Pavyzdžiui, norint pakilti į 20-22 km aukštį, būtina turėti ne mažesnį kaip 20-25 tūkst.m 3 korpusą. Kad pakiltų į 30 km aukštį, korpuso tūris turi viršyti (lengviausia korpuso medžiaga) 100-150 tūkstančių kubinių metrų. m 3 ir kt. Daug lengviau pasiekti didelius aukščius naudojant elastingus guminius apvalkalus, kurie gali padidinti jų tūrį iki itin didelių dydžių. Pavyzdžiui, rutulys, kurio tūris šalia žemės buvo 4,2 m 3, 30 km aukštyje padidino savo tūrį iki 366 m 3, ištempdamas apvalkalą nuo 0,3 mm storio iki 0,0088 mm. Galima manyti, kad pasiekti didelį aukštį (daugiau nei 30 km) paprastai įmanoma tik guminiais apvalkalais. Sluoksnių, esančių virš 35-40 km, tyrimas atliekamas garsmetriniu metodu, remiantis sprogimų girdimumo pasiskirstymo šalia žemės paviršiaus įvairiais atstumais visomis kryptimis nuo sprogimo vietos tyrimu. Šių tyrimų principas grindžiamas tuo, kad garso banga, sklindanti aukštyn, atsispindi nuo 35-40 km aukštyje esančio sluoksnio ir grįžta į žemę, dideliais atstumais suformuodama anomalaus garso girdimumo zonas. Dar didesniems – 80-100 km – aukščiams tirti atliekami tyrimai, tiriantys elektromagnetinių bangų, atsispindėjusių nuo 100 km aukštyje esančio sluoksnio, kuris vadinamas Heaviside sluoksniu ir turi aukštas elektros laidumo vertes, sklidimą. Galiausiai stratosferai tirti sluoksniuose virš 40 km naudojami optiniai prieblandos eigos, meteorų kilimo ir kritimo aukščio bei šiaurės pašvaistės spektro tyrimai. Naujausi tyrimai suteikia mums duomenų apie aukščiausių atmosferos sluoksnių struktūrą ir sudėtį.
Dujinis apvalkalas, supantis mūsų planetą Žemę, žinomas kaip atmosfera, susideda iš penkių pagrindinių sluoksnių. Šie sluoksniai atsiranda planetos paviršiuje, nuo jūros lygio (kartais žemiau) ir kyla į kosmosą tokia seka:
- Troposfera;
- Stratosfera;
- mezosfera;
- Termosfera;
- Egzosfera.
Pagrindinių Žemės atmosferos sluoksnių diagrama
Tarp kiekvieno iš šių penkių pagrindinių sluoksnių yra pereinamosios zonos, vadinamos „pauzėmis“, kuriose keičiasi oro temperatūra, sudėtis ir tankis. Kartu su pauzėmis Žemės atmosferą sudaro 9 sluoksniai.
Troposfera: kur vyksta orai
Iš visų atmosferos sluoksnių troposfera yra ta, su kuria esame labiausiai pažįstami (nesvarbu, ar jūs tai suprantate, ar ne), nes gyvename jos apačioje – planetos paviršiuje. Jis apgaubia Žemės paviršių ir tęsiasi į viršų kelis kilometrus. Žodis troposfera reiškia „rutulio pasikeitimas“. Labai tinkamas pavadinimas, nes šis sluoksnis yra mūsų kasdienių orų vieta.
Pradedant nuo planetos paviršiaus, troposfera pakyla į 6–20 km aukštį. Arčiausiai mūsų esančiame apatiniame sluoksnio trečdalyje yra 50% visų atmosferos dujų. Tai vienintelė visos atmosferos sudėties dalis, kuri kvėpuoja. Dėl to, kad orą iš apačios kaitina Žemės paviršius, kuris sugeria Saulės šiluminę energiją, didėjant aukščiui troposferos temperatūra ir slėgis mažėja.
Viršuje yra plonas sluoksnis, vadinamas tropopauze, kuris yra tik buferis tarp troposferos ir stratosferos.
Stratosfera: ozono namai
Stratosfera yra kitas atmosferos sluoksnis. Jis tęsiasi nuo 6-20 km iki 50 km virš žemės paviršiaus. Tai yra sluoksnis, kuriuo skrenda dauguma komercinių lėktuvų ir keliauja oro balionai.
Čia oras neteka aukštyn ir žemyn, o juda lygiagrečiai paviršiui labai greitomis oro srovėmis. Temperatūra kyla kylant aukštyn dėl gausybės natūraliai susidarančio ozono (O3), šalutinio saulės spinduliuotės produkto, ir deguonies, gebančio sugerti žalingus saulės ultravioletinius spindulius (bet koks temperatūros kilimas atsižvelgiant į aukštį yra žinomas meteorologija kaip „inversija“) .
Kadangi stratosferos apačioje yra šiltesnė temperatūra, o viršuje – vėsesnė, konvekcija (vertikalus oro masių judėjimas) šioje atmosferos dalyje yra reta. Tiesą sakant, troposferoje siaučiančią audrą galite pamatyti iš stratosferos, nes sluoksnis veikia kaip konvekcijos „dangtelis“, per kurį audros debesys neprasiskverbia.
Po stratosferos vėl seka buferinis sluoksnis, šį kartą vadinamas stratopauze.
Mezosfera: vidurinė atmosfera
Mezosfera yra maždaug 50-80 km atstumu nuo Žemės paviršiaus. Viršutinė mezosfera yra šalčiausia natūrali vieta Žemėje, kur temperatūra gali nukristi žemiau -143°C.
Termosfera: viršutinė atmosfera
Po mezosferos ir mezopauzės seka termosfera, esanti 80–700 km aukštyje virš planetos paviršiaus ir kurioje yra mažiau nei 0,01 % viso atmosferos apvalkalo oro. Temperatūra čia siekia iki +2000°C, tačiau dėl stipraus oro retėjimo ir šilumai pernešančių dujų molekulių trūkumo šios aukštos temperatūros suvokiamos kaip labai šaltos.
Egzosfera: atmosferos ir erdvės riba
Maždaug 700–10 000 km aukštyje virš žemės paviršiaus yra egzosfera – išorinis atmosferos kraštas, besiribojantis su erdve. Čia meteorologiniai palydovai sukasi aplink Žemę.
O kaip su jonosfera?
Jonosfera nėra atskiras sluoksnis, ir iš tikrųjų šis terminas vartojamas kalbant apie atmosferą, esančią 60–1000 km aukštyje. Ji apima aukščiausias mezosferos dalis, visą termosferą ir dalį egzosferos. Jonosfera gavo savo pavadinimą, nes šioje atmosferos dalyje Saulės spinduliuotė jonizuojasi, kai ji praeina pro Žemės magnetinius laukus ir . Šis reiškinys stebimas iš žemės kaip šiaurės pašvaistė.
Mėlyna planeta...
Ši tema turėjo pasirodyti svetainėje viena iš pirmųjų. Juk malūnsparniai yra atmosferiniai lėktuvai. Žemės atmosfera- jų, taip sakant, buveinė :-). BET fizinės oro savybės tiesiog nustatykite šios buveinės kokybę :-). Taigi tai yra vienas iš pagrindinių dalykų. O pagrindas visada rašomas pirmas. Bet aš tai supratau tik dabar. Tačiau geriau, kaip žinia, vėliau, nei niekada... Palieskime šį klausimą, bet nesileisdami į lauką ir bereikalingų sunkumų :-).
Taigi… Žemės atmosfera. Tai dujinis mūsų mėlynosios planetos apvalkalas. Visi žino šį vardą. Kodėl mėlyna? Tiesiog todėl, kad atmosferoje geriausiai išsklaido „mėlynoji“ (taip pat mėlyna ir violetinė) saulės šviesos komponentas (spektras), todėl nuspalvina ją melsvai melsva, kartais su violetine atspalviu (žinoma, saulėtą dieną). :-)) .
Žemės atmosferos sudėtis.
Atmosferos sudėtis gana plati. Visų komponentų tekste neišvardinsiu, tam yra gera iliustracija.Visų šių dujų sudėtis beveik pastovi, išskyrus anglies dioksidą (CO 2 ). Be to, atmosferoje būtinai yra vandens garų, suspenduotų lašelių ar ledo kristalų pavidalu. Vandens kiekis nėra pastovus ir priklauso nuo temperatūros ir, kiek mažiau, nuo oro slėgio. Be to, Žemės atmosferoje (ypač dabartinėje) irgi yra tam tikras kiekis, sakyčiau "visokios nešvaros" :-). Tai SO 2, NH 3, CO, HCl, NO, be to yra gyvsidabrio garų Hg. Tiesa, viso to ten nedideliais kiekiais, ačiū Dievui :-).
Žemės atmosferaĮprasta suskirstyti į keletą zonų, einančių viena po kitos aukštyje virš paviršiaus.
Pirmoji, esanti arčiausiai žemės, yra troposfera. Tai yra žemiausias ir, galima sakyti, pagrindinis sluoksnis įvairių tipų gyvenimui. Jame yra 80% viso atmosferos oro masės (nors pagal tūrį jis sudaro tik apie 1% visos atmosferos) ir apie 90% viso atmosferos vandens. Didžioji dalis visų vėjų, debesų, liūčių ir sniego 🙂 kyla iš ten. Troposfera tęsiasi iki maždaug 18 km aukščio tropinėse platumose ir iki 10 km aukščio poliarinėse platumose. Oro temperatūra jame nukrenta maždaug 0,65º kas 100 m.
atmosferos zonos.
Antroji zona yra stratosfera. Turiu pasakyti, kad tarp troposferos ir stratosferos išskiriama dar viena siaura zona – tropopauzė. Jis sustabdo temperatūros kritimą dėl aukščio. Tropopauzės vidutinis storis yra 1,5–2 km, tačiau jos ribos yra neaiškios, o troposfera dažnai persidengia su stratosfera.
Taigi stratosferos vidutinis aukštis yra nuo 12 km iki 50 km. Temperatūra jame iki 25 km išlieka nepakitusi (apie -57ºС), tada kai kur iki 40 km pakyla iki maždaug 0ºС ir toliau iki 50 km išlieka nepakitusi. Stratosfera yra gana rami žemės atmosferos dalis. Jame nepalankių oro sąlygų praktiškai nėra. Būtent stratosferoje garsusis ozono sluoksnis yra nuo 15-20 km iki 55-60 km aukštyje.
Po to seka nedidelė ribinio sluoksnio stratopauzė, kai temperatūra išlieka apie 0ºС, o tada sekanti zona yra mezosfera. Jis tęsiasi iki 80–90 km aukščio, o temperatūra jame nukrenta iki maždaug 80ºС. Mezosferoje dažniausiai tampa matomi maži meteorai, kurie joje pradeda švytėti ir perdega.
Kitas siauras tarpas yra mezopauzė ir už jos termosferos zona. Jo aukštis siekia 700-800 km. Čia temperatūra vėl pradeda kilti ir maždaug 300 km aukštyje ji gali pasiekti 1200ºС. Vėliau jis išlieka pastovus. Jonosfera yra termosferos viduje iki maždaug 400 km aukščio. Čia oras yra stipriai jonizuotas dėl saulės spinduliuotės poveikio ir turi didelį elektros laidumą.
Kita ir apskritai paskutinė zona yra egzosfera. Tai vadinamoji sklaidos zona. Čia daugiausia yra labai reto vandenilio ir helio (vyraujant vandeniliui). Maždaug 3000 km aukštyje egzosfera pereina į artimojo kosmoso vakuumą.
Kažkur taip yra. Kodėl apie? Kadangi šie sluoksniai yra gana sąlyginiai. Galimi įvairūs aukščio, dujų, vandens, temperatūros, jonizacijos ir tt pokyčiai. Be to, yra daug daugiau terminų, apibrėžiančių žemės atmosferos struktūrą ir būklę.
Pavyzdžiui, homosfera ir heterosfera. Pirmajame atmosferos dujos yra gerai sumaišytos ir jų sudėtis yra gana vienalytė. Antrasis yra virš pirmojo ir ten tokio maišymo praktiškai nėra. Dujos yra atskirtos gravitacijos būdu. Riba tarp šių sluoksnių yra 120 km aukštyje ir vadinama turbopauze.
Pabaikime terminais, bet būtinai pridursiu, kad sutartinai priimta, kad atmosferos riba yra 100 km aukštyje virš jūros lygio. Ši siena vadinama Karmano linija.
Atmosferos struktūrai iliustruoti pridėsiu dar dvi nuotraukas. Tačiau pirmasis yra vokiečių kalba, tačiau jis yra išsamus ir pakankamai lengvai suprantamas :-). Jis gali būti padidintas ir gerai apgalvotas. Antrasis rodo atmosferos temperatūros pokyčius priklausomai nuo aukščio.
Žemės atmosferos sandara.
Oro temperatūros pokytis priklausomai nuo aukščio.
Šiuolaikiniai pilotuojami orbitiniai erdvėlaiviai skrenda maždaug 300-400 km aukštyje. Tačiau tai jau ne aviacija, nors sritis, žinoma, tam tikra prasme glaudžiai susijusi, ir apie tai tikrai dar pakalbėsime :-).
Aviacijos zona yra troposfera. Šiuolaikiniai atmosferiniai orlaiviai gali skristi ir apatiniuose stratosferos sluoksniuose. Pavyzdžiui, praktinės MIG-25RB lubos yra 23000 m.
Skrydis stratosferoje.
Ir tiksliai fizinės oro savybės troposferos nulemia kaip bus skrydis, kiek efektyvi bus orlaivio valdymo sistema, kaip turbulencija atmosferoje, kaip veiks varikliai.
Pirmasis pagrindinis turtas yra oro temperatūra. Dujų dinamikoje jį galima nustatyti Celsijaus arba Kelvino skalėje.
Temperatūra t1 tam tikrame aukštyje H Celsijaus skalėje nustatoma:
t 1 \u003d t - 6,5 N, kur t yra oro temperatūra žemėje.
Temperatūra pagal Kelvino skalę vadinama absoliuti temperatūra Nulis šioje skalėje yra absoliutus nulis. Esant absoliučiam nuliui, terminis molekulių judėjimas sustoja. Absoliutus nulis Kelvino skalėje atitinka -273º Celsijaus skalėje.
Atitinkamai, temperatūra T aukštai H Kelvino skalėje nustatoma:
T \u003d 273 K + t - 6,5 H
Oro slėgis. Atmosferos slėgis matuojamas paskaliais (N / m 2), senojoje matavimo sistemoje atmosferomis (atm.). Taip pat yra toks dalykas kaip barometrinis slėgis. Tai gyvsidabrio barometru išmatuotas slėgis gyvsidabrio stulpelio milimetrais. Barometrinis slėgis (slėgis jūros lygyje) lygus 760 mm Hg. Art. vadinamas standartiniu. Fizikoje 1 atm. lygiai 760 mm Hg.
Oro tankis. Aerodinamikoje dažniausiai naudojama oro masės tankio sąvoka. Tai oro masė 1 m3 tūrio. Oro tankis kinta didėjant aukščiui, oras retėja.
Oro drėgnumas. Rodo vandens kiekį ore. Yra koncepcija" santykinė drėgmė“. Tai yra vandens garų masės ir didžiausios galimos tam tikroje temperatūroje santykis. 0% sąvoka, tai yra, kai oras yra visiškai sausas, apskritai gali egzistuoti tik laboratorijoje. Kita vertus, 100% drėgmė yra visiškai tikra. Tai reiškia, kad oras sugėrė visą vandenį, kurį galėjo sugerti. Kažkas panašaus į absoliučiai „pilną kempinę“. Didelė santykinė drėgmė sumažina oro tankį, o esant žemai santykinė oro drėgmė atitinkamai padidina.
Dėl to, kad orlaivių skrydžiai vyksta skirtingomis atmosferos sąlygomis, jų skrydis ir aerodinaminiai parametrai vienu skrydžio režimu gali skirtis. Todėl, norėdami teisingai įvertinti šiuos parametrus, pristatėme Tarptautinė standartinė atmosfera (ISA). Tai rodo oro būklės kitimą kylant aukščiui.
Pagrindiniai oro būsenos parametrai esant nulinei drėgmei laikomi taip:
slėgis P = 760 mm Hg. Art. (101,3 kPa);
temperatūra t = +15°C (288 K);
masės tankis ρ \u003d 1,225 kg / m 3;
ISA daroma prielaida (kaip minėta aukščiau :-)), kad temperatūra troposferoje nukrenta 0,65º kas 100 metrų aukščio.
Standartinė atmosfera (pavyzdžiui, iki 10000 m).
ISA lentelės naudojamos prietaisams kalibruoti, taip pat navigaciniams ir inžineriniams skaičiavimams.
Fizinės oro savybės taip pat apima tokias sąvokas kaip inertiškumas, klampumas ir suspaudžiamumas.
Inercija yra oro savybė, apibūdinanti jo gebėjimą atsispirti ramybės būsenos pokyčiams arba vienodam tiesiniam judėjimui. . Inercijos matas yra oro masės tankis. Kuo jis didesnis, tuo didesnė terpės inercija ir pasipriešinimo jėga, kai joje juda orlaivis.
Klampumas. Nustato trinties pasipriešinimą orui judant.
Suspaudžiamumas matuoja oro tankio kitimą keičiantis slėgiui. Esant mažam orlaivio greičiui (iki 450 km/h), oro srautui tekant aplink jį slėgio pokyčio nebūna, tačiau važiuojant dideliu greičiu pradeda ryškėti gniuždomumo efektas. Jo įtaka viršgarsiniui ypač ryški. Tai yra atskira aerodinamikos sritis ir atskiro straipsnio tema :-).
Na, atrodo, kol kas tiek... Atėjo laikas baigti šį šiek tiek varginantį išvardijimą, kurio, tačiau, negalima apsieiti :-). Žemės atmosfera, jo parametrai, fizinės oro savybės yra tokie pat svarbūs orlaiviui, kaip ir paties aparato parametrai, ir jų nepaminėti buvo neįmanoma.
Kol kas iki kitų susitikimų ir įdomesnių temų 🙂…
P.S. Desertui siūlau pažiūrėti vaizdo įrašą, nufilmuotą iš MIG-25PU dvynių kabinos skrydžio į stratosferą metu. Filmavo, matyt, turistas, turintis pinigų tokiems skrydžiams :-). Filmuota dažniausiai per priekinį stiklą. Atkreipkite dėmesį į dangaus spalvą...