Come studiare l'atmosfera? Il valore dell'atmosfera per la Terra. Scienza atmosferica

было осознано человечеством давно. Il significato dell'atmosfera per la Terra è stato realizzato dall'umanità per molto tempo. I suoi strati d'aria servono da scudo contro le dure radiazioni cosmiche e le meteoriti, non costituendo ostacoli per i raggi del sole, non trasmettono la radiazione termica della superficie del pianeta.

Perché ho bisogno di studiare i processi nell'atmosfera

Era possibile impedire l'affondamento di uno squadrone di sessanta navi da guerra britanniche e francesi nel Mar Nero? È successo il quattordici novembre del 1854 durante la guerra di Crimea. Dopo aver studiato i rapporti meteorologici forniti, Urbain Le Verrier (Osservatorio di Parigi) giunse alla conclusione che era possibile prevedere un uragano (cioè non dare ordini di andare in mare aperto), prevedere questo fenomeno.

Questo esempio storico dimostra l'inevitabilità dello sviluppo della scienza, che consente di osservare l'atmosfera e prevederne il comportamento.

сегодня метеорологи, зависит определение оптимальных погодных сроков работы на полях, авиация без срочных прогнозов поведения воздушных масс становится не безопасной. Sul modo in cui i meteorologi studiano l'atmosfera oggi, la definizione di condizioni meteorologiche ottimali per il lavoro sui campi dipende dal trasporto aereo, senza che le previsioni urgenti sul comportamento delle masse d'aria diventino insicure. Inondazioni, grandinate, uragani, siccità - questo è un elenco incompleto di fenomeni naturali che si verificano nell'atmosfera.

Cosa e come studiare l'atmosfera: i primi tentativi storici di organizzare le osservazioni

Già nel IV secolo aC, Aristotele scrisse da lui un'opera chiamata "Meteorologia" (periodo lyciano di Aristotele - dal 334 al 322 aC). Pertanto, la scienza che studia l'atmosfera è chiamata meteorologia.

La possibilità di studiare le condizioni meteorologiche sorse dopo le invenzioni del termometro Galileo Galilei nel XVII secolo (fissazione della temperatura) e del barometro (misurazione della pressione) Otto von Gerike. Banderuola (misurazione direzione del vento) un anemometro (misurazione della velocità dell'aria), igrometro (misurazione dell'umidità), pluviografo (misurazione della precipitazione), creato nello stesso secolo, ha ampliato la lista dei parametri atmosferici da registrare.

Una rete di nove stazioni meteorologiche (le primissime nella storia) in Italia dal 1854 al 1667 raccolsero informazioni sui parametri atmosferici.

La seconda rete europea di stazioni meteorologiche (1723-1735) ha lavorato secondo le istruzioni contenenti tabelle di misurazione standard con istruzioni metodologiche sull'uso degli strumenti, scritte da James Djurin (Londra).

Allo stesso tempo in Russia, in ventiquattro stazioni meteorologiche (1733-1744), furono condotte osservazioni atmosferiche (istruzioni Daniel Bernoulli).

Struttura dell'atmosfera

A seconda della composizione percentuale dei componenti gassosi, delle loro temperature, l'involucro d'aria del pianeta può essere diviso in strati.

Troposfera - massa d'aria adiacente alla superficie. L'altezza dello strato inferiore varia dai poli all'equatore - fino a 8 chilometri sopra i poli, fino a 17 chilometri sopra l'equatore: l'aria al suo interno viene riscaldata dalla superficie del pianeta, ogni cento metri la temperatura diminuisce di 0,6 gradi Celsius. Al limite superiore dello strato, la temperatura è di circa meno 55 gradi.

Le masse d'aria nella troposfera sono le più dense (gli atti di gravità terrestre), sono in costante movimento, è qui che le nuvole si formano dalle piccole goccioline d'acqua che evaporano dalla superficie.

La stratosfera è il prossimo grande strato d'aria, la sua altezza arriva fino a cinquantacinque chilometri. L'aria è magra la temperatura scende prima, poi sale da un'altezza di venticinque chilometri (da uno a due gradi per ogni chilometro di altezza).

Mesosfera - altezza fino a ottantacinque chilometri, l'aumento della temperatura continua.

Termosfera - la sua altezza - ottocento chilometri.

La mesosfera e la termosfera è la ionosfera. Il fenomeno atmosferico - l'aurora - si forma proprio nella ionosfera.

La più lontana dalla superficie del pianeta con una temperatura di duemila gradi è l'esosfera.

Quali sono i modi per studiare l'atmosfera

Il numero di parametri che caratterizzano le masse d'aria è noto da molto tempo. Scienziati di diversi paesi nel diciannovesimo secolo hanno concordato un sistema unificato in cui le misurazioni dovrebbero essere fatte.

относятся наземные (метеорологические станции), аэродинамические (радиозонды, ракеты), спутниковые и орбитальные (искусственные спутники Земли и орбитальные космические станции). I metodi di studio dell'atmosfera includono terra (stazioni meteorologiche), aerodinamica (radiosondes, razzi), satellite e orbitale (satelliti artificiali terrestri e stazioni orbitali).

Stazioni meteorologiche

для изучения атмосферы . In tutto il mondo al momento ci sono circa ottomila siti meteorologici dotati di strumenti di misura uniformi per studiare l'atmosfera . Risolvono i seguenti parametri:

• temperatura (vengono usati diversi tipi di termometri, massimi e minimi - per misurare la temperatura massima e minima dell'aria per un certo periodo, termometri per misurare la temperatura del suolo, un termografo (registratore) - per registrare le letture);

• pressione atmosferica (barometro e barografo - per la registrazione);

• umidità dell'aria (assoluta e relativa - con un igrometro e uno psicrometro, un igrometro - per la registrazione);

• velocità e direzione del vento (banderuola con scala - anomero-metro);

• la quantità di precipitazioni durante il periodo di misurazione (calibro di precipitazione e pluviografo - per la registrazione);

• altezza della neve (rastrello speciale).

Su una parte delle stazioni meteorologiche, vengono registrati ghiaccio, pioggerella e ghiaccio.

Una parte delle stazioni meteorologiche con uno stato più elevato (determinato dalle meteocommitte statali) misura il limite inferiore di nuvole (riflettori direzionali), raggio ottico, evaporazione del suolo, radiazione solare.

Tutte le stazioni meteorologiche trasmettono le loro osservazioni ai singoli centri. Р осгидромет. In Russia, è P osgidromet.

Stazione ad aria superiore

La velocità e la direzione del vento, la temperatura, la pressione ad altitudini da trenta metri a quaranta chilometri (la troposfera e parte della stratosfera) sono registrate usando il sistema ARZ-RLS (sonda aerologica - una stazione radar).

(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. Una sonda è un cilindro speciale (fatto di gomma o plastica, riempito con idrogeno o elio (un po 'meno, anche se meno pericoloso) per il sollevamento e un contenitore con sensori di temperatura e pressione. I segnali dei sensori vengono convertiti in un segnale radio, quindi trasmessi al radar.

La stazione radar riceve segnali e li decodifica. Il radar "conduce" la radioonde, rilevando la sua posizione verticalmente e orizzontalmente.

Pertanto, la stazione superiore riceve i dati più affidabili su temperature, pressioni e velocità e direzione del vento a varie altitudini.

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). Poiché studiano l'atmosfera con l'aiuto delle sonde solo da due a quattro volte al giorno, questo è completamente inadeguato per la conoscenza momentanea dello stato delle masse d'aria (spostamento, nuvolosità).

разработаны содары (работают на акустических волнах), лидары (используют оптическое излучение), радиолокаторы - радары (радиоволны) и профайдеры (радиоакустическое и электромагнитное излучение). Per le esigenze delle stazioni e degli aerodromi, sono stati recentemente sviluppati i sodar (che lavorano sulle onde acustiche), i lidar (che usano radiazioni ottiche), i radar - i radar (le onde radio) e i profider (radiazioni radioacustiche ed elettromagnetiche).

Razzi meteorologici

до ста километров проводятся с помощью запусков геофизических (метеорологических) ракет. Lo studio dell'atmosfera ad altitudini fino a cento chilometri viene effettuato utilizzando lanci di missili geofisici (meteorologici). Ad oggi, molti paesi hanno stabilito stazioni per lanciare missili in tutto il mondo (circa una cinquantina).

I principi della produzione di razzi, il sistema di lancio, l'elaborazione del segnale e il tracciamento del razzo sono stati sviluppati nell'Unione Sovietica negli anni Cinquanta del secolo scorso.

с помощью ракет, достаточно уникально. Come studiare l'atmosfera con l'aiuto di razzi è piuttosto unico. L'essenza del metodo di studiare l'atmosfera in questo modo è la seguente. Nella testa del razzo sono installati e montati strumenti di misura. Il razzo viene portato al sito di lancio della stazione, posizionato nel launcher. Dopo il lancio, il razzo parte in una determinata direzione, il suo percorso viene tracciato dal radar. A seconda del compito all'altezza giusta (da 70 a 80 km), la parte di testa viene separata dal motore. Il paracadute si apre a un'altitudine di circa un centinaio di chilometri e la sonda del razzo inizia a cadere in superficie. Tutte le misure effettuate sulla discesa vengono trasmesse alle stazioni di terra. Nella fase iniziale della caduta, la velocità inizia ad aumentare, raggiungendo il suo massimo a un'altitudine di circa sessanta chilometri. Densità dell'aria a questa altezza è sufficiente avviare il paracadute. La testa del razzo su un paracadute senza intoppi fino alla superficie. La traiettoria della caduta (deriva nell'atmosfera) è tracciata dal localizzatore.

La pressione, la temperatura e, infine, la cosa principale - la velocità e la direzione del vento, sono misurate da un razzo con elevata precisione.

Gli studi scientifici che utilizzano i lanci di razzi non sono limitati a queste misurazioni, ma a queste altitudini la composizione dell'aria e dello strato di ozono, la radiazione solare e le radiazioni magnetiche radio possono essere oggetto di studio.

Ricerca utilizzando satelliti e stazioni orbitali

L'era spaziale dell'osservazione (la ricerca) iniziò con il lancio di satelliti artificiali terrestri (il 4 ottobre 1957 fu lanciato il primo satellite sovietico).

Oggi i satelliti, girando intorno al pianeta, tradiscono le informazioni ogni ora e mezza, coprendo una striscia della superficie del pianeta da un chilometro a tre di larghezza. La prossima svolta passa vicino, quindi per i dodici-quattordici turni i meteorologi ricevono l'immagine fotografica completa (eccetto i poli) di una superficie e di masse nuvolose.