Jak uczyć się atmosfery? Wartość atmosfery dla Ziemi. Nauka atmosferyczna

было осознано человечеством давно. Znaczenie atmosfery dla Ziemi było realizowane przez ludzkość przez długi czas. Jego warstwy powietrza służą jako osłona przed twardym promieniowaniem kosmicznym, a meteoryty, nie będące przeszkodami dla promieni słonecznych, nie przekazują promieniowania cieplnego powierzchni planety.

Dlaczego muszę badać procesy zachodzące w atmosferze?

Czy można było zapobiec zatonięciu eskadry sześćdziesięciu brytyjskich i francuskich okrętów wojennych na Morzu Czarnym? Stało się to czternastego listopada 1854 roku podczas wojny krymskiej. Po zapoznaniu się z dostarczonymi raportami meteorologicznymi, Urbain Le Verrier (Obserwatorium Paryskie) doszedł do wniosku, że można przewidzieć huragan (to znaczy nie wydawać rozkazu udania się na otwarte morze), aby przewidzieć to zjawisko.

Ten historyczny przykład dowodzi nieuchronności rozwoju nauki, która pozwala obserwować atmosferę i przewidywać jej zachowanie.

сегодня метеорологи, зависит определение оптимальных погодных сроков работы на полях, авиация без срочных прогнозов поведения воздушных масс становится не безопасной. Z tego, jak meteorolodzy badają dzisiejszą atmosferę , określenie optymalnych warunków pogodowych dla pracy na polach zależy od lotnictwa, bez pilnych prognoz zachowania mas powietrza staje się niebezpieczne. Powodzie, grad, huragany, susze - jest to niepełna lista zjawisk naturalnych zachodzących w atmosferze.

Co i jak badać atmosferę: pierwsze historyczne próby uporządkowania obserwacji

Już w IV wieku przed Chrystusem Arystoteles napisał dzieło zatytułowane "Meteorologia" (okres lycianski Arystotelesa - od 334 do 322 rpne). Dlatego nauka, która bada atmosferę, nazywa się meteorologią.

Możliwość zbadania warunków meteorologicznych powstała po wynalazkach dokonanych w XVII wieku przez Galileusza Galileusza termometru (utrwalanie temperatury) i barometru (pomiar ciśnienia) przez Otto von Gerike. Weathervane (pomiar kierunek wiatru) anemometr (pomiar prędkości powietrza), higrometr (pomiar wilgotności), pluviograf (pomiar opadów), stworzony w tym samym stuleciu, rozszerzył listę parametrów atmosferycznych, które mają być rejestrowane.

Sieć dziewięciu stacji meteorologicznych (pierwszych w historii) we Włoszech w latach 1854-1667 zebrała informacje o parametrach atmosferycznych.

Druga europejska sieć stacji meteorologicznych (1723-1735) pracowała zgodnie z instrukcjami zawierającymi standardowe tabele pomiarowe z instrukcjami metodycznymi dotyczącymi użycia instrumentów, napisanymi przez Jamesa Djurina (Londyn).

W tym samym czasie w Rosji na dwudziestu czterech stacjach meteorologicznych (1733-1744) przeprowadzono obserwacje atmosferyczne (instrukcje Daniel Bernoulli).

Struktura atmosfery

W zależności od składu procentowego składników gazowych, ich temperatury, obwiednię powietrza planety można podzielić na warstwy.

Troposfera - masa powietrza przylegająca do powierzchni. Wysokość dolnej warstwy waha się od biegunów do równika - do 8 kilometrów nad biegunami, do 17 kilometrów nad równikiem, powietrze z niego jest ogrzewane z powierzchni planety, co każde sto metrów temperatura spada o 0,6 stopni Celsjusza. Na górnej granicy warstwy temperatura wynosi około minus 55 stopni.

Masy powietrza w troposferze są najgęstsze (ziemskie akty grawitacji), są w ciągłym ruchu, to tutaj chmury tworzą się z małych kropelek wody wyparowujących z powierzchni.

Stratosfera jest następną dużą warstwą powietrza, jej wysokość wynosi do pięćdziesięciu pięciu kilometrów. Powietrze jest cienkie temperatura najpierw spada, potem wznosi się z wysokości dwudziestu pięciu kilometrów (jeden do dwóch stopni na każdy kilometr wysokości).

Mesosfera - wysokość do osiemdziesięciu ośmiu kilometrów, wzrost temperatury trwa.

Termosfera - jej wysokość - osiemset kilometrów.

Mesosphere i termosfera to jonosfera. Atmosferyczne zjawisko - zorza polarna - powstaje właśnie w jonosferze.

Najdalej od powierzchni planety o temperaturze dwóch tysięcy stopni jest egzosfera.

Jakie są sposoby na badanie atmosfery

Liczba parametrów charakteryzujących masy powietrza jest znana od dawna. Naukowcy z różnych krajów w XIX wieku uzgodnili jednolity system, w którym należy dokonywać pomiarów.

относятся наземные (метеорологические станции), аэродинамические (радиозонды, ракеты), спутниковые и орбитальные (искусственные спутники Земли и орбитальные космические станции). Metody badania atmosfery obejmują grunty (stacje meteorologiczne), aerodynamikę (radiosonde, rakiety), satelitę i orbitę (sztuczne satelity Ziemi i orbitalne stacje kosmiczne).

Stacje pogodowe

для изучения атмосферы . Na całym świecie jest obecnie około ośmiu tysięcy stanowisk meteorologicznych wyposażonych w jednolite przyrządy pomiarowe do badania atmosfery . Naprawiają następujące parametry:

• temperatura (stosowane są różne rodzaje termometrów, maksymalne i minimalne - do pomiaru maksymalnej i minimalnej temperatury powietrza przez określony czas, termometry do pomiaru temperatury gleby, termograf (rejestrator) - do rejestrowania odczytów);

• ciśnienie atmosferyczne (barometr i barograf - do rejestracji);

• wilgotność powietrza (bezwzględna i względna - z higrometrem i psychrometrem, higroskop - do rejestracji);

• prędkość i kierunek wiatru (łopatka ze skalą - anemorumbometr);

• ilość opadów w okresie pomiarowym (wskaźnik opadów i pluwiograf - dla rejestracji);

• grubość śniegu (specjalny rake).

Na części stacji meteorologicznych zapisuje się lód, mżawkę i lód.

Część stacji meteorologicznych o wyższym statusie (określona przez meteokomórki państwowe) mierzy dolną granicę chmur (kierunkowe reflektory punktowe), zasięg optyczny, parowanie gleby, promieniowanie słoneczne.

Wszystkie stacje meteorologiczne przekazują swoje obserwacje do pojedynczych ośrodków. Р осгидромет. W Rosji jest to P osgidromet.

Stacja górnego powietrza

Prędkość i kierunek wiatru, temperatura, ciśnienie na wysokości od trzydziestu do czterdziestu kilometrów (troposfera i część stratosfery) rejestrowane są za pomocą systemu ARZ-RLS (sonda aerologiczna - stacja radarowa).

(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. Sonda to specjalny cylinder (wykonany z gumy lub tworzywa sztucznego, wypełniony wodorem lub helem (nieco mniej, choć mniej niebezpieczny) do podnoszenia i pojemnik z czujnikami temperatury i ciśnienia Sygnały czujników są zamieniane na sygnał radiowy, a następnie przekazywane do radaru.

Stacja radarowa odbiera sygnały i dekoduje je. Radar "prowadzi" radiosonde, śledząc jego pozycję w pionie i poziomie.

W ten sposób stacja górnego powietrza otrzymuje najbardziej wiarygodne dane o temperaturach, ciśnieniach i prędkości i kierunku wiatru na różnych wysokościach.

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). Ponieważ badają atmosferę za pomocą sond tylko dwa do czterech razy dziennie, jest to całkowicie niewystarczające dla krótkoterminowej wiedzy o stanie mas powietrza (przemieszczenie, zachmurzenie).

разработаны содары (работают на акустических волнах), лидары (используют оптическое излучение), радиолокаторы - радары (радиоволны) и профайдеры (радиоакустическое и электромагнитное излучение). Na potrzeby stacji wiatrowych i lotnisk opracowano ostatnio sodary (działające na falach akustycznych), lidary (wykorzystujące promieniowanie optyczne), radary - radary (fale radiowe) i profiders (radiowe promieniowanie akustyczne i elektromagnetyczne).

Rakiety meteorologiczne

до ста километров проводятся с помощью запусков геофизических (метеорологических) ракет. Badanie atmosfery na wysokościach do stu kilometrów odbywa się za pomocą startów rakiet geofizycznych (meteorologicznych). Do tej pory wiele krajów ustanowiło stacje do wystrzeliwania rakiet na całym świecie (około pięćdziesięciu).

Zasady produkcji rakiet, system uruchamiania, przetwarzania sygnałów i śledzenia rakiety zostały opracowane w Związku Radzieckim w latach pięćdziesiątych ubiegłego wieku.

с помощью ракет, достаточно уникально. Sposób badania atmosfery za pomocą rakiet jest dość wyjątkowy. Istota metody badania atmosfery w ten sposób jest następująca. W głowicy rakiety są zainstalowane i zamontowane przyrządy pomiarowe. Rakieta jest zabierana do miejsca startu stacji, umieszczonego w wyrzutni. Po wystrzeleniu rakieta opada w określonym kierunku, jej tor jest śledzony przez radar. W zależności od zadania na odpowiedniej wysokości (od 70 do 80 km), głowica jest oddzielona od silnika. Spadochron otwiera się na wysokości około stu kilometrów, a sonda rakietowa zaczyna opadać na powierzchnię. Wszystkie pomiary dokonane na zejściu są przekazywane do stacji naziemnych. Na początkowym etapie upadku prędkość zaczyna wzrastać, osiągając maksimum na wysokości około sześćdziesięciu kilometrów. Gęstość powietrza na tej wysokości jest wystarczająca do uruchomienia spadochronu. Głowa rakiety na spadochronie gładko w dół do powierzchni. Trajektoria upadku (dryf w atmosferze) jest śledzona przez lokalizator.

Ciśnienie, temperatura i, na koniec, główna rzecz - prędkość i kierunek wiatru mierzy się rakietą z dużą dokładnością.

Badania naukowe z wykorzystaniem wyrzutni rakietowych nie ograniczają się tylko do tych pomiarów, na tych wysokościach przedmiotem badań może być skład powietrza i warstwy ozonowej, promieniowanie słoneczne i promieniowanie radiowe.

Badania z wykorzystaniem satelitów i stacji orbitalnych

Era kosmiczna obserwacji (badań) rozpoczęła się wraz z wprowadzeniem sztucznych ziemskich satelitów (4 października 1957 r. Wystartował pierwszy radziecki satelita).

Dzisiejsi satelici krążący wokół planety zdradzają informacje co półtorej godziny, pokrywając pas planety od kilometra do trzech szerokości. Następna tura przechodzi w pobliżu, dlatego przez dwanaście-czternaście zwojów meteorolodzy otrzymują pełny (z wyjątkiem biegunów) obraz fotograficzny powierzchni i mętnych mas.