Штурм неба - [2]
В наши дни специально оборудованные морские суда и самолёты могут совершать рейсы и в тумане; приборы позволяют морякам и лётчикам хорошо ориентироваться.
Возможность обледенения не останавливает теперь работу воздушного транспорта. Лётчик лишь должен знать, на каких высотах следует опасаться обледенения. Если полёт в этих слоях атмосферы неизбежен, самолёт должен иметь оборудование для борьбы с обледенением.
Борьба за увеличение скорости и дальности полёта летательных аппаратов не может быть успешной без изучения высоких слоёв атмосферы.
Воздух оказывает сопротивление летящему аппарату. Чем больше скорость полёта, тем больше это сопротивление. Но оно определяется не только скоростью полёта, а зависит ещё и от плотности воздуха. Как мы увидим дальше, с увеличением высоты плотность воздуха и его сопротивление движению летательного аппарата уменьшаются. Следовательно, при одинаковой тяге двигателя скорость полёта будет тем большей, чем выше поднимется летательный аппарат; при одном и том же запасе топлива высотный летательный аппарат будет иметь большую дальность полёта. Поэтому для дальних полётов желательно использовать большие высоты. Чтобы знать условия работы летательных аппаратов и их двигателей на больших высотах и обеспечить безопасность полёта, нужно тщательно изучить строение высоких слоёв атмосферы и явления, в них происходящие.
Плановый характер развития хозяйства нашей Родины позволяет проводить работы, направленные на то, чтобы в будущем положить конец зависимости человека от погоды и климата. В степных районах уже растут новые леса. Они будут оберегать поля от иссушающих ветров. Строятся каналы и оросительные системы, которые заставят плодоносить выжженные Солнцем земли.
Большие неприятности приносят сельскому хозяйству заморозки — и советские учёные разрабатывают мероприятия для их предупреждения. Засуха может погубить урожай — и советские учёные работают над способами искусственного получения дождя из облаков.
Таким образом наука об атмосфере даёт в руки человека активные средства воздействия на погоду.
2. КАКИЕ СВЕДЕНИЯ ОБ АТМОСФЕРЕ НУЖНЫ ЧЕЛОВЕКУ?
Формирование погоды происходит в нижних слоях атмосферы. С поверхности Земли в воздух попадает водяной пар, от Земли воздух получает тепло. Поэтому метеорологи неустанно следят за состоянием воздуха в этих слоях.
Для оценки погоды надо знать температуру и давление воздуха, скорость и направление ветра, содержание влаги, вид, расположение и количество облаков, количество выпадающих осадков.
Определить, какая сейчас погода нетрудно. Значительно труднее предвидеть её изменения. Для этого надо знать состояние атмосферы во многих точках земного шара, знать, как перемещается воздух и какие изменения он претерпевает в пути.
Чтобы предугадать изменение погоды, необходимо прежде всего знать распределение давления и температуры на больших пространствах и следить за их изменениями.
Для метеорологии и авиации большой интерес представляют сведения о состоянии воздуха и в верхних слоях атмосферы. Изучением процессов, протекающих в верхних слоях атмосферы или, как говорят, в свободной атмосфере, занимается особый раздел метеорологии — аэрология.
Часть сведений об атмосфере исследователи получают с помощью приборов. О самой верхней части атмосферы имеются лишь сведения, полученные косвенным путём. Какие способы при этом используются, мы расскажем дальше, а сейчас познакомимся с теми данными, которые исследователи получают путём непосредственного измерения.
Чистый сухой воздух представляет собой смесь газов; он имеет в своём составе (в объёмных долях) 78,09 % азота, 20,95 % кислорода, 0,93 % аргона и незначительные примеси других газов (неона, гелия, водорода и т. д.). В нижних слоях атмосферы этот состав несколько изменяется, так как воздух здесь никогда не бывает совершенно сухим — в нём всегда содержится в большем или меньшем количестве водяной пар.
Влажность. Содержание водяного пара в воздухе может увеличиваться только до некоторого предела, зависящего от температуры. При 10° ниже нуля в одном кубическом метре воздуха может содержаться не больше 2,5 грамма пара, при 0° —5 граммов, при 10° выше нуля — 9,5 грамма, при 20°— 17 граммов.
При испарении воды количество пара в воздухе будет возрастать до тех пор, пока воздух не сделается «насыщенным» водяными парами, т. е. содержащим предельное при данной температуре количество пара. После этого испарение всё-таки происходит, но испаряется столько же влаги, сколько конденсируется.
Как и воздух, водяной пар невидим. Сконденсировавшийся пар в виде огромного числа мелких капелек воды образует туман или облака.
Содержание водяного пара или, как говорят, влажность воздуха измеряется различными приборами. Один из них называется психрометром. Он состоит из двух одинаковых термометров (рис. 1).
Рис. 1. Устройство психрометра.
У одного термометра ртутный шарик сухой, а у другого — обёрнут лоскутом тонкой материи, конец которого опущен в стаканчик с водой. Вода, поднимаясь по волокнам материи, испаряется с лоскутка, но не всегда одинаково быстро. В сухую погоду её испарится больше, в сырую — меньше. Если же воздух насыщен водяным паром, то испарение и конденсация будут идти с одинаковой скоростью и количество воды в стаканчике не будет изменяться. Испарение воды сопровождается поглощением тепла. Тепло, необходимое для перехода воды в пар при испарении, отнимается от шарика термометра, и поэтому он показывает температуру меньшую, чем стоящий рядом с ним сухой термометр. С помощью специальных таблиц по разности показаний двух термометров наблюдатель определяет влажность воздуха.
