Как да изучаваме атмосферата? Стойността на атмосферата за Земята. Атмосферна наука

было осознано человечеством давно. Значението на атмосферата за Земята се реализира от човечеството дълго време. Неговите въздушни слоеве служат като щит от твърдата космическа радиация и метеоритите, които не представляват препятствия за слънчевите лъчи, не преминават обратно топлинното излъчване на повърхността на планетата.

Защо трябва да изследвам процесите в атмосферата

Възможно ли е да се предотврати потъването на ескадрила от шестдесет британски и френски военни кораба в Черно море? Това се случи на 14 ноември 1854 г. по време на Кримската война. След проучване на предоставените метеорологични доклади Урбан Льо Веррие (Парижката обсерватория) стигна до заключението, че е възможно да се предвиди ураган (т.е. да не се дават заповеди за отиване до открито море), за да се предвиди това явление.

Този исторически пример доказва неизбежността на развитието на науката, която позволява да се наблюдава атмосферата и да се прогнозира нейното поведение.

сегодня метеорологи, зависит определение оптимальных погодных сроков работы на полях, авиация без срочных прогнозов поведения воздушных масс становится не безопасной. По какъв начин метеоролозите изследват атмосферата днес, определянето на оптимални метеорологични условия за работа на полетата зависи от авиацията, без спешни прогнози за поведението на въздушните маси да стане опасно. Наводнения, градушка, урагани, суши - това е непълен списък на природните явления, които се срещат в атмосферата.

Какво и как да се изучава атмосферата: първите исторически опити да се организират наблюдения

Още през четвърти век пр. Хр. Аристотел пише произведение, наречено от него „метеорология“ (ликийския период на Аристотел - от 334 до 322 г. пр. Хр.). Затова науката, която изучава атмосферата, се нарича метеорология.

Възможността за изучаване на метеорологичните условия възниква след изобретенията на термометър Галилео Галилей през 17 век (температурно фиксиране) и барометър (измерване на налягането) Ото фон Герике. Подуване (измерване посока на вятъра) анемометър (измерване на скоростта на въздуха), хигрометър (измерване на влажността), плавиограф (измерване на валежите), създаден през същия век, разшири списъка на атмосферните параметри, които трябва да бъдат записани.

Мрежа от девет метеорологични станции (първата в историята) в Италия от 1854 до 1667 г. събра информация за атмосферните параметри.

Втората европейска мрежа от метеорологични станции (1723-1735 г.) работи в съответствие с инструкциите, съдържащи стандартни таблици за измерване с методически указания за използването на инструменти, написани от Джеймс Джурин (Лондон).

В същото време в Русия, на двадесет и четири метеорологични станции (1733-1744), са проведени атмосферни наблюдения (инструкции Даниел Бернули).

Структура на атмосферата

В зависимост от процентния състав на газообразните компоненти, техните температури, въздушната обвивка на планетата може да бъде разделена на слоеве.

Тропосфера - въздушна маса, съседна на повърхността. Височината на долния слой варира от полюсите до екватора - до 8 километра над полюсите, до 17 километра над екватора, въздухът в него се нагрява от повърхността на планетата, на всеки сто метра температурата намалява с 0.6 градуса по Целзий. В горната граница на слоя температурата е приблизително минус 55 градуса.

Въздушните маси в тропосферата са най-плътни (гравитационни действия на Земята), те са в постоянно движение, тук облаците се образуват от малки капчици вода, изпаряващи се от повърхността.

Стратосферата е следващият голям въздушен слой, чиято височина е до петдесет и пет километра. Въздухът е тънък температурата първо пада, а след това се издига от височина двадесет и пет километра (една до две градуса за всеки километър височина).

Мезосферата - височина до осемдесет и осемдесет и пет километра, повишаването на температурата продължава.

Термосферата - нейната височина - осемстотин километра.

Мезосферата и термосферата са йоносферата. Атмосферното явление - сиянието - се формира точно в йоносферата.

Най-отдалечената от повърхността на планетата с температура от две хиляди градуса е екзосферата.

Какви са начините за изучаване на атмосферата

Броят на параметрите, характеризиращи въздушните маси, е известен отдавна. Учените от различни страни през деветнадесети век се споразумяха за единна система, в която да се правят измервания.

относятся наземные (метеорологические станции), аэродинамические (радиозонды, ракеты), спутниковые и орбитальные (искусственные спутники Земли и орбитальные космические станции). Методите за изследване на атмосферата включват наземни (метеорологични станции), аеродинамични (радиозони, ракети), сателитни и орбитални (изкуствени земни спътници и орбитални космически станции).

Метеорологични станции

для изучения атмосферы . По целия свят в момента има около осем хиляди метеорологични обекта, снабдени с еднакви средства за измерване на атмосферата . Те определят следните параметри:

• температура (използват се различни видове термометри, максимални и минимални - за измерване на максималната и минималната температура на въздуха за определен период от време, термометри за измерване на температурата на почвата, термограф (рекордер) - за записване на показанията);

• атмосферно налягане (барометър и барограф - за регистрация);

• влажност на въздуха (абсолютна и относителна - с хигрометър и психрометър, хигрограф - за регистрация);

• скорост и посока на вятъра (лопатка с мащаб - анеморумбометър);

• количеството на валежите през периода на измерване (валежи и плавиограф - за регистрация);

• дълбочина на снега (специална рейка).

На част от метеорологичните станции се записват лед, дъжд и лед.

Част от метеорологичните станции с по-висок статус (определян от държавните метеокомитети) измерват долната граница на облаците (насочени прожектори), оптичния обхват, изпарението на почвата, слънчевата радиация.

Всички метеорологични станции предават своите наблюдения на отделни центрове. Р осгидромет. В Русия е П осгидромет.

Въздушна станция

Скоростта и посоката на вятъра, температурата, налягането на височина от тридесет метра до четиридесет километра (тропосферата и част от стратосферата) се записват чрез системата ARZ-RLS (аерологична сонда - радарна станция).

(из резины или пластика, заполненный водородом или гелием (несколько реже, хотя менее опасно) для поднятия вверх и контейнер с датчиками температуры, давления. Сигналы датчиков преобразуются в радиосигнал, затем передаются на РЛС. Сонда е специален цилиндър (изработен от каучук или пластмаса, напълнен с водород или хелий (малко по-малко, макар и по-малко опасен) за повдигане и контейнер с датчици за температура и налягане.

Радарната станция получава сигнали и ги декодира. Радарът "води" радиозонда, проследявайки неговото положение вертикално и хоризонтално.

По този начин горната въздушна станция получава най-надеждните данни за температурите, наляганията и скоростта и посоката на вятъра на различни височини.

как изучают атмосферу с помощью зондов всего лишь от двух до четырех раз в сутки, этого совершенно недостаточно для сиюминутного знания о состоянии воздушных масс (перемещение, облачность). Тъй като те изучават атмосферата с помощта на сонди само два до четири пъти на ден, това е напълно неподходящо за моментно познаване на състоянието на въздушните маси (изместване, облачност).

разработаны содары (работают на акустических волнах), лидары (используют оптическое излучение), радиолокаторы - радары (радиоволны) и профайдеры (радиоакустическое и электромагнитное излучение). За нуждите на ветрогенераторите и летищата, напоследък са разработени содари (работещи на акустични вълни), лидари (с използване на оптично излъчване), радари - радари (радиовълни) и професионалисти (радиоакустични и електромагнитни лъчения).

Метеорологични ракети

до ста километров проводятся с помощью запусков геофизических (метеорологических) ракет. Изследването на атмосферата на височини до сто километра се извършва с пускане на геофизични (метеорологични) ракети. Към днешна дата много страни са създали станции за изстрелване на ракети по целия свят (около петдесет).

Принципите на ракетното производство, системата за пускане, обработката на сигнала и проследяването на ракетата бяха разработени в Съветския съюз през 50-те години на миналия век.

с помощью ракет, достаточно уникально. Как да изучаваме атмосферата с помощта на ракети е доста уникална. Същността на метода за изучаване на атмосферата по този начин е следната. В главата на ракетата са монтирани и монтирани измервателни уреди. Ракетата се извежда на мястото за стартиране на станцията, поставена в стартера. След изстрелването ракетата излиза в определена посока, пътя й се следи от радар. В зависимост от задачата на правилната височина (от 70 до 80 km), главата се отделя от двигателя. Парашутът се отваря на височина около сто километра, а сондата започва да пада на повърхността. Всички измервания, направени на спускането, се предават на наземните станции. В началния етап на падането скоростта започва да се увеличава, достигайки своя максимум на височина от около шестдесет километра. Плътност на въздуха на тази височина е достатъчно да започне парашута. Главата на ракетата на парашут плавно надолу към повърхността. Траекторията на падането (дрейф в атмосферата) се проследява от локатора.

Налягането, температурата и, накрая, най-важното - скоростта и посоката на вятъра, се измерват с ракета с висока точност.

Научните изследвания, при които се използват ракетни изстрели, не се ограничават само до тези измервания, а на тези височини могат да бъдат изследвани състава на въздуха и озоновия слой, слънчевата радиация и радиомагнитното излъчване.

Изследвания с използване на спътници и орбитални станции

Космическата ера на наблюдение (изследване) започна с пускането на изкуствени земни спътници (на 4 октомври 1957 г. беше пуснат първият съветски сателит).

Днес спътниците обикалят планетата, предават информация всеки час и половина, покривайки ивица от повърхността на планетата от един километър до три ширини. Следващият завой минава наблизо, затова за дванадесет четиринадесет завъртания метеоролозите получават пълното (с изключение на полюсите) фотографско изображение на повърхност и облачни маси.