Jak studovat atmosféru? Hodnota atmosféry pro Zemi. Atmosférická věda

18. 4. 2019

было осознано человечеством давно. Význam atmosféry pro Zem byl dlouhou dobu realizován lidstvem. Jeho vzdušné vrstvy slouží jako štít z tvrdého kosmického záření a meteoritů, které nepředstavují překážky pro sluneční paprsky, neprocházejí tepelné záření povrchu planety. jak studovat atmosféru

Proč potřebuji studovat procesy v atmosféře

Bylo možné zabránit potopení eskadry šedesát britských a francouzských válečných lodí v Černém moři? Stalo se to v čtrnáctém listopadu 1854 během krymské války. Po prozkoumání poskytnutých meteorologických zpráv dospěl Urbain Le Verrier (Pařížská observatoř) k závěru, že bylo možné předvídat hurikán (tj. Nerozdělat objednávky na otevřené moře), aby tento fenomén předpověděl.

Tento historický příklad dokazuje nevyhnutelnost vývoje vědy, která umožňuje pozorování atmosféry a předpovídání jejího chování. vědy o atmosféře

сегодня метеорологи, зависит определение оптимальных погодных сроков работы на полях, авиация без срочных прогнозов поведения воздушных масс становится не безопасной. Z toho, jak meteorologové studují dnes atmosféru , je definice optimálních povětrnostních podmínek pro práci na polích závislá na letectví, aniž by se naléhavé předpovědi chování vzdušných hmotností staly nebezpečnými. Záplavy, krupobití, hurikány, sucha - to je neúplný seznam přírodních jevů vyskytujících se v atmosféře.

Co a jak studovat atmosféru: první historické pokusy organizovat pozorování

Již v průběhu čtvrtého století před naším letopočtem napsal Aristotle dílo nazvané "Meteorologie" (Aristotelovo lyciánské období - od 334 do 322 př.nl). Proto věda, která zkoumá atmosféru, se nazývá meteorologie.

Možnost studia meteorologických podmínek vznikla po vynálezech teploměru Galileo Galilei v 17. století (teplotní fixace) a barometru (měření tlaku) Otto von Gerike. Weathervane (měření směr větru) anemometr (měření rychlosti vzduchu), vlhkoměr (měření vlhkosti), pluviograf (měření srážek), vytvořený ve stejném století, rozšířil seznam atmosférických parametrů, které mají být zaznamenány.

Síť devíti meteorologických stanic (první v historii) v Itálii v letech 1854 až 1667 shromáždila informace o atmosférických parametrech.

Druhá evropská síť meteorologických stanic (1723-1735) pracovala podle pokynů obsahujících standardní měřící tabulky s metodickými instrukcemi o použití nástrojů napsaných Jamesem Djurinem (Londýn).

Současně v Rusku na 24 meteorologických stanic (1733-1744) byly provedeny atmosférické pozorování (instrukce Daniel Bernoulli).

Struktura atmosféry

V závislosti na procentuálním složení plynných složek, jejich teplotách, může být vzduchová obálka planety rozdělena na vrstvy. jak učíš atmosféru

Troposféra - vzduchová hmota přiléhající k povrchu. Výška spodní vrstvy se pohybuje od pólů po rovník - až 8 kilometrů nad póly, až 17 kilometrů nad rovníkem. Vzduch v něm je ohříván z povrchu planety, stometrová teplota klesá o 0,6 stupně Celsia. Na horní hranici vrstvy je teplota přibližně minus 55 stupňů.

Vzdušné masy v troposféře jsou nejhustší (zemské gravitační činy), jsou v neustálém pohybu, tady jsou mraky tvořeny malými kapičkami vody odpařujícími se od povrchu. proč potřebujete studovat procesy v atmosféře

Stratosféra je další velkou vzdušnou vrstvou, její výška je až padesát pět kilometrů. Vzduch je tenký teplota nejprve klesne, pak se zvedne z výšky dvaceti pěti kilometrů (jeden až dva stupně na každý kilometr výšky).

Mezosféra - výška na osmdesát osmdesát pět kilometrů, zvýšení teploty pokračuje.

Termosféra - její výška - osm set kilometrů.

Mezosférou a termosférou je ionosféra. Atmosferický fenomén - aurora - se vytváří přesně v ionosféře.

Nejvzdálenější od povrchu planety s teplotou dvou tisíc stupňů je exosféra.

Jaké jsou způsoby studia atmosféry

Počet parametrů charakterizujících hmotnost vzduchu je již dlouhou dobu známý. Vědci z různých zemí v devatenáctém století se shodli na jednotném systému, v němž by měla být provedena měření.

относятся наземные (метеорологические станции), аэродинамические (радиозонды, ракеты), спутниковые и орбитальные (искусственные спутники Земли и орбитальные космические станции). Metody studia atmosféry zahrnují pozemní (meteorologické stanice), aerodynamické (radiozondy, rakety), družice a orbitální (umělé zemní družice a orbitální vesmírné stanice).

Meteorologické stanice

для изучения атмосферы . Na celém světě je v současné době zhruba osm tisíc meteorologických míst vybavených jednotnými měřícími přístroji pro studium atmosféry . Opravují následující parametry:

  • teplota (používají se různé typy teploměrů, maximální a minimální - pro měření maximální a minimální teploty vzduchu po určitou dobu, teploměry pro měření teploty půdy, termograf (záznamník) - pro záznam naměřených hodnot);

  • atmosférický tlak (barometr a barograf - pro registraci);

  • vlhkost vzduchu (absolutní a relativní - s vlhkoměrem a psychrometrem, hygrografem - pro registraci);

  • rychlost a směr větru (lopatka s měřítkem - anemorumbometer);

  • množství srážek během období měření (srážkový průřez a pluviograf - pro registraci);

  • hloubka sněhu (speciální hřeben).

Na části meteorologických stanic se zaznamenává led, mrholení a led.

Část meteorologických stanic s vyšším stavem (určených státními meteorologickými komisemi) měří spodní hranici oblačnosti (směrové světlomety), optický rozsah, odpařování půdy, sluneční záření.

Všechny meteorologické stanice předávají své pozorování jednotlivým střediskám. Р осгидромет. V Rusku to je P osgidromet.

Horní stanice

Rychlost a směr větru, teplota, tlak v nadmořských výškách od třiceti metrů do čtyřiceti kilometrů (troposféra a část stratosféry) se zaznamenávají pomocí systému ARZ-RLS (aerologická sonda - radarová stanice). atmosférické techniky

(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 je speciální válec (vyrobený z kaučuku nebo plastu, naplněný vodíkem nebo héliem (poněkud méně, i když méně nebezpečný) pro zvedání a kontejner s teplotními a tlakovými senzory. Signály snímačů jsou přeměněny na rádiový signál a pak přenášeny na radar.

Radarová stanice přijímá signály a dekóduje je. Radar "vede" radiosondu, sledování jeho polohy svisle a horizontálně. atmosférický nástroj

Horní vzduchová stanice tedy získává nejspolehlivější údaje o teplotách, tlacích a rychlosti a směru větru v různých nadmořských výškách.

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). Vzhledem k tomu, že zkoumají atmosféru pomocí sondy pouze dvakrát až čtyřikrát denně, je to zcela neadekvátní pro okamžité znalosti stavu vzdušných mas (vysídlení, oblačnost).

разработаны содары (работают на акустических волнах), лидары (используют оптическое излучение), радиолокаторы - радары (радиоволны) и профайдеры (радиоакустическое и электромагнитное излучение). Pro potřeby větrných stanic a letišť byly nedávno vyvinuty sody (pracující na akustických vlnách), lídry (s využitím optického záření), radary - radary (rádiové vlny) a profary (radioakustické a elektromagnetické záření).

Meteorologické rakety

до ста километров проводятся с помощью запусков геофизических (метеорологических) ракет. Studium atmosféry v nadmořských výškách až sto kilometrech se provádí pomocí spouštění geofyzikálních (meteorologických) raket. K dnešnímu dni mnoho zemí zřídilo stanice pro spuštění raket po celém světě (asi padesát).

V Sovětském svazu se v padesátých letech minulého století vyvinuly principy výroby raket, systém spouštění, zpracování signálů a sledování rakety.

с помощью ракет, достаточно уникально. Jak studovat atmosféru pomocí raket je zcela unikátní. Podstata metody studia atmosféry tímto způsobem je následující. V hlavě rakety jsou instalovány a namontovány měřicí přístroje. Raketa je odvezena na místo spuštění stanice, umístěné do spouštěče. Po spuštění raketa opouští daný směr, její cesta je sledována radarem. V závislosti na úkolu v pravé výšce (od 70 do 80 km) je hlavní část oddělena od motoru. Padák se otevírá v nadmořské výšce asi sto kilometrů a raketová sonda začne klesat na povrch. Všechna měření provedená při sestupu jsou přenášena na pozemní stanice. V počátečním stádiu pádu se rychlost začíná zvyšovat a dosahuje maxima ve výšce kolem šedesáti kilometrů. Hustota vzduchu v této výšce postačuje k zahájení padáku. Hlava rakety na padáku hladce k povrchu. Trajektorie pádu (drift v atmosféře) je sledována lokátorem.

Tlak, teplota a nakonec hlavní věc - rychlost a směr větru jsou měřeny raketou s vysokou přesností.

Vědecké studie používající raketové odpalování nejsou omezeny pouze na tato měření, v těchto výškách může být složení vzduchu a ozonové vrstvy, sluneční záření a rádiové magnetické záření předmětem studia.

Výzkum využívající satelity a orbitální stanice

Vesmírná doba pozorování (výzkum) začala zahájením umělých zemních družic (4. října 1957, kdy byl spuštěn první sovětský satelit). hodnota atmosféry pro zemi

Dnes satelity, které obíhají planetu, zradí informace každou hodinu a půl, pokrývající pás z povrchu planety z kilometru na tři na šířku. Další oblouk prochází nedaleko, proto meteorologové obdrží za dvanáct-čtrnáct otočení plný (s výjimkou pólů) fotografický obraz povrchů a zakalených mas.