По волнам воздушного океана

Опубликовано в Интересно

Общие сведения о стратосфере

150. Что означает слово "стратосфера"?

Слово "стратосфера" происходит от латинского слова (стратос) - слой. Стратосфера - это слой атмосферы, где уже прекращается перемешивание воздуха от восходящих и нисходящих токов, перемещающихся вследствие неравномерного нагревания Солнцем земной поверхности. Нижний постоянно волнующийся слой воздуха, отделяющий земную поверхность от стратосферы, называется тропосферой; в ней постоянно происходят перемены погоды. В стратосфере обычная влажность практически отсутствует, почему там не бывает облаков, а следовательно, и осадков.

Вследствие неравномерного нагревания земной поверхности, восходящие токи воздуха поднимаются на разную высоту. Поэтому стратосфера над экватором и тропиками расположена выше над уровнем моря, чем низшие границы стратосферы в умеренных и полярных странах. В наших местах стратосфера начинается с высоты 10-11 км, над экватором - с 17-18 км, а в районе полюсов, вероятно, километров с 8-9 (см. рис. 75).

Ввиду отсутствия восходящих и нисходящих токов, температура в стратосфере остается практически постоянной (приблизительно 55 градусов ниже нуля на высоте 15-20 км).

За последнее время установлено, что с дальнейшей высотой температура в стратосфере начинает даже повышаться; причина этого еще окончательно не установлена; найти ее - очередная задача современной науки и последующих полетов в стратосферу.

151. До какой высоты простирается атмосфера?

Воздушный океан, окружающий земной шар, простирается до 1 000 км. Это установлено по наблюдениям за полярными сияниями известным исследователем, норвежским ученым Штюрмером. Частицы воздуха удерживаются силой земного притяжения и не могут улететь от Земли вследствие недостаточной скорости движущихся молекул. Чтобы частица воздуха (как и любой другой предмет) удалилась окончательно от Земли, необходима начальная скорость 11,2 км в секунду, каковой не достигают постоянно сталкивающиеся друг с другом час - типы воздуха.

152. Для чего люди изучают стратосферу?

Полеты в стратосферу - не только объект военной техники или показатель отваги и рекордных достижений, как это имеет место в странах капитала. Цели и задачи полетов в стратосферу гораздо глубже. Они в наших условиях имеют огромное народнохозяйственное значение. Профессор П. А. Молчанов так определяет главные задачи полетов в стратосферу:

  1. Исследование структуры воздушных масс и воздушных течений в стратосфере, то-есть уточненные аэрологические исследования.
  2. Определение состава воздуха при различных условиях.
  3. Исследование электрического состояния воздушных слоев и детальное исследование космических лучей: их интенсивности, направления, состава и пр.
  4. Исследование роли стратосферы в развитии процессов погоды.
  5. Исследование условий аэрофотосъемки с больших высот.
  6. Исследование условий ориентировки при полете в стратосфере астрономическими, радио и другими способами.
  7. Исследование состояния магнитного поля Земли на больших высотах.
  8. Исследование условий работы моторов внутреннего сгорания на этих высотах, а также исследование работы водородного двигателя и др.
  9. Исследование различных аэрологических методов и методов определения высоты в стратосфере.
  10. Исследование законов движения с большими скоростями в условиях стратосферы, например, при падении тел.

Добавим к этому задачи астрономии в стратосфере (наблюдение и фотографирование небесных светил), биологические задачи (на какой высоте еще замечается жизнь: бактерии и другие микроорганизмы), ряд важнейших специальных задач, связанных с обороной пашей страны, и т. д.

Можно насчитать до двух десятков важнейших проблем, связанных с исследованиями стратосферы.

Широкое исследование и покорение стратосферы по единому плану возможно только в наших социалистических условиях.

153. Почему космические лучи надо изучать в стратосфере?

Прежде всего, что такое космические лучи?

Космическими лучами называется сильно проникающее излучение, идущее к Земле извне - из космоса, чем и объясняется само название лучей.

Тщательными исследованиями установлено, что по мере поднятия над земной поверхностью возрастает сила космических лучей; следовательно, часть их поглощается или рассеивается в атмосфере. Хотя мы и не знаем еще природы космических лучей, но, несомненно, они имеют прямую связь с внутриатомной энергией, освобождающейся при перестройке или разрушении атомных ядер.

Очередные задачи физики - изучение строения атомного ядра и использование в дальнейшем внутриатомной энергии для промышленных и иных целей - заставляют ученых искать всех возможных путей для решения этой проблемы. Космические лучи доходят до поверхности Земли в небольшом количестве, а потому их надо изучать в стратосфере, возможно выше от поверхности Земли.

154. Каков вес воздушного океана?

Давление, которое оказывает воздух на поверхность Земли, и есть вес атмосферы, то-есть вес всех слоев воздуха, окружающих земной шар. По известному опыту Торичелли, нормальное давление воздуха на уровне моря (при температуре 0о на широте 45о) измеряется весом столба ртути высотой 760 мм. Если возьмем сечение трубки 1 кв. см, то соответствующий вес ртутного столба будет равен 1 033 граммов. После этого нетрудно рассчитать вес всей атмосферы, учитывая всю поверхность земного шара (500 000 000 кв. км). Вес воздушного океана выразится внушительной цифрой около 5 300 000 000 000 000 тонн!

Советский физик, проф. Б. П. Вейнберг, вычислил, что вес воздушного океана в 13 раз больше веса всего Кавказского хребта!

155. Сколько весит стратосфера?

Решение вопроса затрудняется тем, что нижний слой стратосферы начинается на различной высоте, в зависимости от широты места. Если же примем нижнюю границу стратосферы в 12 км от уровня моря, что приблизительно соответствует значительным пространствам умеренных стран, то расчет сведется к определению общего веса воздушного слоя, находящегося в слое от высоты 12 км до верхних границ атмосферы. Это определяется величиной давления воздуха на указанной высоте, которое равно около 150 мм, то-есть около 1/5 нормального давления на уровне моря. Вес же всей атмосферы равен 5 300 000 000 000 000 тонн.

Следовательно, вся стратосфера имеет весьма солидный вес в 1 060 000 000 000 000 тонн!

156. Сколько весит 1 куб. метр воздуха на уровне моря?

Если вы зададите такой вопрос неожиданно, то ваши собеседники, захваченные врасплох, будут преуменьшать правильный ответ в десятки, сотни, а иногда и в тысячу раз.

Один куб. метр сухого воздуха при давлении 760 мм, на широте в 45о при 0о весит 1,293 килограмма.

Такое "большое" число обычно вызывает сомнение. Но сравните удельные веса воды и воздуха: воздух легче воды примерно в 770 раз!

Конечно, таков вес 1 куб. метра воздуха только на уровне моря. По мере поднятия он заметно уменьшается.

В "Кратком курсе аэрологии" проф. П. А. Молчанов приводит интересную таблицу, иллюстрирующую это.

157. Одно ли и то же - давление и плотность воздуха?

Смешивать два эти понятия - ошибочно. Давление воздуха есть вес всех воздушных масс, измеряемый весом ртутного столба на соответствующей высоте. Плотность же воздуха - есть масса 1 куб. метра воздуха.

Конечно, по мере поднятия уменьшаются и давление и плотность воздуха, но не в одинаковой пропорции (что зависит от изменения температуры). Вот таблица изменения давления воздуха и его плотности с увеличением высоты.

© MagicScope.ru