Шке верхней атмосферы, о метеорологических условиях по
 Скачать 1.82 Mb.
|
|
гомосферой. Выше 100 км атмосфера также состоит из двух основных газов азота и кислорода. Однако примерно с высоты 90 100 км, благодаря поглощению кислородом ультрафиолетового излучения Солнца с длиной волны 0,24 мкм, происходи! распад (диссоциация) молекул кислорода на атомы. Со- I.нас но полученным расчетам и ракетным измерениям, верхняя граница слоя диссоциации расположена на высоте около 200 км, где уже почти весь кислород (98 %) находится в атомарном состоянии. Результаты ракетных исследований показываю! также, что с высоты 200 км начинается распад молекул азота на атомы. Таким образом, наличие на больших высотах атомарного кислорода и атомарного азота приводит к тому, что молекулярный вес воздуха выше 100 км не остается постоянным. По этим признакам слои атмосферы выше 100 км называют По признаку взаимодействия атмосферы с земной поверхностью атмосферу делят на пограничный слой (иногда называют также слоем трения до высоты 1-1,5 км) и свободную атмосферу (с высоты более 1-1,5 км). По характеру распределения температуры воздуха с высотой атмосфера делится на пять слоев (рисунок 1.1): тропосферу, стратосферу, мезосферу, термосферу и экзосферу. Переходные слои от одной сферы к другой называются соответственно: тропопаузой, стратопаузой, мезопаузой и термопаузой (таблица 1.4). Таблица 1.4 - Слои атмосферы
Все слои атмосферы не всегда имеют четкие границы, их высота изменяется в зависимости от широты места, времени года и синоптических условий. Тропосфера - наиболее плотный, ближайший к земной поверхности слой атмосферы. Для него характерно падение температуры с высотой, которое в среднем составляет 0,65 °С на 100 м подъема. В тропосфере сосредоточено около 79 % всей массы атмосферы. Толщина ее вблизи экватора 16- 18 км, в умеренных широтах 10-11 км, в полярном бассейне она уменьшается до 8-10 км, а в некоторых случаях и до 6 км. Высота тропосферы может периодически меняться.                                               о в Сз сз сх со Е Со аж» т- 80(Г- - Ж?- 600- ж- 4(10- 300- аоо »оо «о » термо -43 ИО Л1) п 'НлГ /ереЦр1/стмо "Йло^о <0 . I аз Ренета п а у з о сияние Метеоры 53 В со о Г1ррли^итров^ =» аМня Рпдиозонд страто сз В со В сл <*Л
по узо т^поппузп <Ъ 30- - 90.» О * 405.4 мтат>но 'струнное теч&ще> ^С^рогпсс^па^ Самолею ж го-Р ,0“а /-в * Я5яо^°У и • иэ с-Р*сз: Си^рони^сш Тропически струйное течение — Рисунок 1.1 - Строение атмосферы 190,7 ЯИ&Л< 2*'^ «& > Д1Й 25^ «^3 •§ >Й -&Г&3 15,0 Сз Сх й> в со о е ъ сх Е в сл о & Давление с высотой падает очень быстро и на высоте 5 км составляет примерно половину того, которое наблюдается у поверхности Земли. Воздушные течения в тропосфере в большинстве случаев имеют вихревой характер, в ней развиваются более или менее значительные восходящие и нисходящие движения воздуха. В тропосфере преобладают западные ветры, которые усиливаются с высотой. В ней сосредоточено 0,9 всего количества водяного пара, находящегося в атмосфере. Здесь образуются туманы и облака, выпадают осадки, наблюдаются грозы и обледенение, метели и ураганы, т.е. все те явления, которые усложняют или вообще исключают возможность полетов ЛА. Несмотря на то, что потолок современных самолетов позволяет летать на высотах более 30 км, физикометеорологические условия тропосферы (особенно ее нижней части) имеют для авиации большое значение, так как по-, мимо взлета и посадки многие задачи она решает и будет решать при полетах на малых и предельно малых высотах. На физико-метеорологические условия верхней тропосферы значительное влияние оказывает относительно тонкий переходный слой, отделяющий тропосферу от стратосферы, тропопауза, являющаяся мощным задерживающим слоем для вертикальных движений воздуха. В зависимости от характера изменения температуры воздуха с высотой тропопауза может быть слоем, в котором температура с высотой: повышается (слой инверсии)-, не изменяется (слой изотермий)-, медленно понижается (на 0,1-0,2 °С на 100 м). Вследствие такого изменения температуры с высотой тропопауза является задерживающим слоем для процессов, происходящих в тропосфере. Под тропопаузой наблюдается скопление водяных капель, ледяных кристаллов и аэрозольных частиц. Она часто является верхней границей тропо сферной облачности. 11од тропопаузой ухудшается видимость, затрудняется пилотирование воздушных судов (далее ВС) вследствие значительных горизонтальных и вертикальных сдвигов ветра, вызывающих болтанку самолетов. Поэтому тропопауза ока макает существенное влияние на метеорологические условия полетов в верхней тропосфере и в нижней стратосфере. Амплитуда колебаний высоты тропопаузы может достигать нескольких километров. Наиболее низкое положение тропопауза занимает над глубокими холодными циклонами, а наиболее высокое - над хорошо развитыми (еплыми антициклонами. Высота тропопаузы пони- жаегся ол экватора к полюсам. В соответствии с этим изме- пяен я и температура воздуха на уровне тропопаузы: в среднем о1 минус 80 °С над экватором до минус 50 °С над полюсами. Стратосфера располагается над тропопаузой и простирается примерно до высоты 55 км. В этом слое до высоты 25-30 км температура воздуха практически не меняется, а на больших высотах она повышается. Ранее предполагали, что стратосфера является сравнительно спокойной средой. Однако данные, полученные с помощью радиометеорологических приборов и метеорологических ракет, показали, что в стратосфере, как и в верхней тропосфере, наблюдаются интенсивная циркуляция воздуха и значительные изменения температуры по горизонтали. Неоднородное распределение температуры вызывает неупорядоченные (турбулентные) движения при достаточно сильных ветрах. Мезосфера располагается над стратосферой и простирается до высоты около 80 км. В этом слое температура с высотой быстро понижается и достигает на высоте 80 км минус 50-75 °С. Такое быстрое падение температуры вызывает довольно сильные восходящие и нисходящие движения воздуха и повышенную турбулентность. Иногда у верхней границы мезосферы, на высотах около 80 км, наблюдаются светящие- ся особым серебристо-синеватым светом так называемые серебристые облака. Наблюдениями за серебристыми облаками установлено, что зимой в мезосфере господствуют устойчивые восточные и северо-восточные ветры. Летом устойчивость ветров указанных направлений уменьшается. При этом отмечается их большая изменчивость по скорости (от 20 до 230 м/с). Термосфера - наиболее мощный по высоте слой атмосферы, простирающийся на высотах от 80 до 800 км. Термосфера имеет ряд особенностей. В этом слое происходит диссоциация молекул кислорода и азота на атомы. Благодаря поглощению атомарным кислородом и азотом самой коротковолновой радиации Солнца, каждый квант которой несет большую энергию, в термосфере наблюдается быстрый рост температуры с высотой. Согласно теоретическим данным и результатам ракетного зондирования температура в термосфере на ее верхней границе повышается до 800-1000 °С. Однако этой высокой температуре не соответствует тепло в нашем привычном представлении. Характерной особенностью термосферы является также и то, что в ней содержится большое количество электрически заряженных частиц - ионов. В зонах с наибольшей концентрацией ионов создается высокая электропроводность, оказывающая значительное влияние на распространение радиоволн. По этому признаку термосферу называют также | ||||||||||||||||||||||||||||||