Занимательная метеорология - [7]

ИЗ ЧЕГО СОСТОИТ ВОЗДУХ НА ОЧЕНЬ БОЛЬШИХ ВЫСОТАХ?

До высот, доступных человеку, воздух имеет примерно один и тот же состав: 79 частей азота, около 21 части кислорода и незначительные примеси углекислоты, аргона, гелия и водорода. Каждый ив газов ведет себя так, как если бы он был один и составлял свою особую атмосферу. С удалением от Земли уменьшается и давление каждого из газов; причем чем тяжелее газ, тем его давление с высотой падает быстрее, так как его больше остается внизу. Поэтому чем выше, тем меньше воздух должен содержать тяжелых газов — кислорода, азота — и больше легких — водорода и гелия. Сколько именно и на какой высоте, — можно рассчитать по содержанию каждого газа в нижних слоях; но это дело очень тонкое, и для тех газов, которых у Земли весьма мало, малейшая ошибка в определении их количества внизу даст значительную разницу наверху. Поэтому различные метеорологи получили неодинаковые схемы состава воздуха на высоте. Здесь приведена одна из позднейших по времени схем — схема Гемфриса.

ЧТО ГОВОРЯТ ПУШКИ О СТРОЕНИИ АТМОСФЕРЫ?

Оказывается, пушки могут сказать в этом вопросе довольно веское слово. При очень сильной орудийной пальбе (или при взрывах) замечено, что гул от них бывает слышен на некоторое расстояние от места стрельбы, дальше он не слышен, а еще дальше — примерно на 100 км — опять слышен. Отчего получается такая "зона молчания"? Естественно было предположить, что вторичное появление звука вызвано отражением звуковых волн от границы между слоями воздуха различной плотности. Расчет показывает, что такая граница должна лежать на высоте около 70 км. Эта высота примерно отвечает высоте водородной сферы, теоретически вычисленной Гемфрисом.

Любопытно, что на ту же высоту указывают и наблюдения над, светом неба во время сумерек. Если в ясный вечер мы будем внимательно наблюдать небо после захода Солнца, то заметим, что оно темнеет не постепенно, а как бы скачками; происходит словно опускание за горизонт нескольких последовательных светлых дуг. Первая дуга скрывается тогда, когда Солнце опустилось на 8° ниже горизонта. Вычисление показывает, что это соответствует отражению лучей Солнца от слоя, лежащего около 11 км над Землей: это — граница стратосферы. Вторая более слабая дуга исчезает при опускании Солнца на 17° ниже горизонта; высота этого отражающего слоя определяется примерно в 74 км; очевидно, это — предполагаемый слой водорода, о котором свидетельствуют и пушки. Есть еще третья, очень слабая дуга, момент исчезновения которой отвечает еще какому-то слою на высоте около 200 км. После этого сумерки кончаются, наступает ночь. Все это можно видеть и утром, до восхода Солнца, но в обратном порядке.

СЕВЕРНЫЕ СИЯНИЯ И ТАИНСТВЕННАЯ ЗЕЛЕНАЯ ЛИНИЯ

Полярные сияния, эта великолепная небесная иллюминация, о которой у нас еще будет речь ниже, — представляют собою в грандиозном масштабе подобие того свечения, какое мы наблюдаем в Круксовых трубках при прохождении через них электрического тока. В этих трубках воздух чрезвычайно разрешен, примерно так же, как в высоких слоях атмосферы. В последнее время удалось получить фотографии различных видов северных сияний; снимая одно и то же сияние с двух станций, расстояние между которыми известно, норвежский ученый К. Штермер определил их высоту. Оказалось, что сияния разыгрываются на громадных высотах от 90 км до 700 км. Значит, еще и на 700 км есть следы какого-то газа, потому что в пустоте свечения быть не может. Что же это за газ?

В спектре северных сияний открыта особая зеленая линия, которой нет в спектре ни одного из известных на земле элементов. Об ее происхождении физики до сих пор ломают себе голову. Германский метеоролог А. Вегенер высказал догадку, что самые высокие слои атмосферы состоят из очень легкого газа "геокорония" ("гео" — земля), опираясь на то, что подобная же зеленая линия встречается в спектре солнечной короны Норвежец Вегард предположил, что таинственная линия принадлежит кристаллическому азоту, носящемуся в пространстве в крайне распыленном состоянии. Действительно, в лаборатории ему удалось получить кристаллический азот, спектр которого давал похожую зеленую линию. Но обе теории встречают очень серьезные возражения, и вопрос о зеленей линии и вообще о составе воздуха на этих громадных высотах надо пока считать открытым. Самые последние работы заставляют скорее всего предполагать, что зеленая линия принадлежит кислороду, атомы которого переходят в особое состояние под влиянием ультрафиолетовых лучей Солнца.

АТМОСФЕРНАЯ ШИРМА ОТ СОЛНЕЧНЫХ УДАРОВ

Недавно исследованиями французских ученых установлено, что на высоте 35–40 км в атмосфере лежит слой озона, крайне разреженный, но имеющий для обитателей Земли весьма большое значение. Полагают, что этот слой задерживает излучения Солнца, которые вредны и даже могут быть смертельны для живых организмов. Иногда этот слой озона меняет свою плотность. Н которые ученые тот факт, что солнечные удары в жарких местностях иногда особенно учащаются, объясняют такими колебаниями плотности, а следовательно, и проницаемости для излучений Солнца.