Немного истории. То, что за пределами земной атмосферы действует жесткое космическое излучение, было известно давно. Однако четко определить границы атмосферы, измерить силу электромагнитных потоков и получить их характеристики не удавалось до начала запусков искусственных спутников Земли. Между тем, основной космической задачей, как СССР, так и Соединенных Штатов в середине 50-х годов была подготовка пилотируемого полета. Это, в свою очередь, требовало ясных знаний относительно условий сразу за пределами земной атмосферы.

Уже на втором советском спутнике, запущенном в ноябре 1957 г., находились датчики для измерения солнечного ультрафиолетового, рентгеновского и других видов космического излучения. Принципиально важным для успешного осуществления пилотируемых полетов стало открытие в 1958 г. двух радиационных поясов вокруг Земли.

Но вернемся к установленным канадскими учеными из Университета Калгари 118 км. А почему, собственно, такая высота? Ведь, так называемая «линия Кармана», неофициально признанная границей между атмосферой и космосом, «проходит» по 100-километровой отметке.
енно там плотность воздуха уже столь мала, что летательный аппарат должен двигаться с первой космической скоростью (примерно 7,9 км/с) для предотвращения падения на Землю. Но в таком случае ему уже не требуются и аэродинамические поверхности (крыло, стабилизаторы). На основании этого Всемирная ассоциация аэронавтики приняла высоту 100 км в качестве водораздела между аэронавтикой и астронавтикой.

Но степень разреженности атмосферы — далеко не единственный параметр, определяющий границу космоса. Тем более что «земной воздух» на высоте 100 км не заканчивается. А как, скажем, меняется состояние того или иного вещества с увеличением высоты? Может это и есть главное, что определяет начало космоса? Американцы, в свою очередь, считают любого, кто побывал на высоте 80 км, истинным астронавтом.

В Канаде решили выявить значение параметра, который, как представляется, имеет значение для всей нашей планеты. Они решили выяснить, на какой высоте заканчивается влияние атмосферных ветров и начинается воздействие потоков космических частиц.

Для этой цели в Канаде разработали специальный прибор STII ( Super — Thermal Ion Imager), который вывели на орбиту с космодрома на Аляске два года назад. С его помощью и было установлено, что граница между атмосферой и космосом расположена на высоте 118 километров над уровнем моря.

При этом сбор данных длился всего лишь пять минут, пока несущий его спутник поднимался на установленную для него высоту в 200 км. Таков единственный способ собрать информацию, поскольку эта отметка находится слишком высоко для стратосферных зондов и слишком низко для исследования со спутников. Впервые при исследовании были учтены все составляющие, в том числе движение воздуха в самых верхних слоях атмосферы.

Приборы, подобные STII, появятся для продолжения исследований приграничных областей космоса и атмосферы в качестве полезного груза на спутниках Европейского космического агентства, срок активного существования которых составит четыре года. Это важно, т.к. продолжение исследований пограничных регионов позволит узнать много новых фактов о воздействии космического излучения на климат Земли, о том, какое воздействие энергия ионов имеет на окружающую нас среду.

 Изменение интенсивности солнечной радиации, напрямую связанное с появлением пятен на нашем светиле, каким-то образом влияет на температуру атмосферы, и последователи аппарата STII могут быть использованы для обнаружения этого влияния. Уже сегодня в Калгари разработали 12 различных анализирующих устройств, предназначенных для изучения различных параметров ближнего космоса.

Но говорить о том, что начало космоса ограничили 118 км не приходится. Ведь со своей стороны правы и те, кто считает настоящим космосом высоту в 21 миллион километров! Именно там практически исчезает воздействие гравитационного поля Земли. Что ждет исследователей на такой космической глубине? Ведь дальше Луны (384 000 км) мы не забирались.

Мнение автора может не совпадать с позицией редакции

Источник: ria.ru

Атмосфера Земли – это газ, состоящий из взаимодействующих друг с другом нейтральных и заряженных частиц. Газовая (воздушная) оболочка земного шара простирается на высоту свыше 1000 км. Состав воздуха представляет собой механическую смесь газов: 78,09% азота, 20,95 – кислорода, 0,93 – аргона, 0,03 – углекислого газа, 0,01% – водорода и небольших количеств неона, гелия, криптона, ксенона и озона. Этот состав остается почти неизменным до высоты примерно 100 км благодаря тому, что атмосфера постоянно «перемешивается». Однако многочисленные примеси органического и неорганического происхождения, попадающие в атмосферу с поверхности Земли (вода в виде паров, капелек или кристалликов льда, углекислота, споры растений, минеральная пыль и т. п.) или из межпланетного пространства (метеоритная пыль, вода), а также образующиеся в атмосфере (озон и т. п.), распределены по высотам неравномерно. Под действием излучения Солнца и других факторов значительная часть газов в верхних слоях атмосферы разлагается на атомы и ионизируется.

Плотность атмосферы быстро убывает с высотой – примерно в 10 раз с каждыми 20 км. Для атмосферы характерно резко выраженное слоистое строение. Какова структура атмосферы? Нижний ее слой называется тропосферой. Он содержит большое количество влаги и характеризуется понижением температуры с высотой. Толщина его в умеренных широтах – 10-12 км. В тропосфере идут мощные процессы образования облаков и осадков.

Выше располагается стратосфера. Она тянется до высоты примерно 35 км. Температура здесь меняется мало (в средних широтах около 50°С ). Наблюдаемое иногда медленное возрастание температуры над границей тропосферы называют метеорологической инверсией. Затем температура растет примерно до 20° (на высоте около 60 км) и вновь падает до –80 –100° на высоте 80 км. Выше 80 км температура вновь растет, достигая на высоте 120 км примерно 50°, а на высоте 200-250 км – свыше 1000°. На высотах 100-120 км и 200-300 км располагаются слои атмосферы с повышенной концентрацией ионов (ионосфера), отражающие радиоволны и обладающие электрической проводимостью.

Условия, существующие в высоких слоях атмосферы, связаны с деятельностью Солнца и с другими воздействиями космоса. Они существенно сказываются на земной погоде, и знание их важно для составления ее прогнозов. Изучение ионосферы имеет значение и для радиосвязи, так как качество приема радиоволн существенно зависит от ее состояния. В последние годы исследования верхней атмосферы Земли интенсивно расширяются. Заметим, что термин «верхняя атмосфера Земли» относится к области высот более 60 км. С ростом высоты верхняя атмосфера становится все более разреженной, переходя либо постепенно, либо скачком в межпланетный газ.

Сейчас атмосферу изучают как единую непрерывную среду, неделимую по высоте на отдельные физически ограниченные области, в которой существует сильная взаимосвязь между различными уровнями.
пути исследователей встречается много трудностей, которые во многом объясняются отсутствием единой разработанной теории атмосферы. Дело в том, что лучистая энергия Солнца издавна считалась фактором, управляющим многими процессами в верхней атмосфере, и по этой причине ее постоянно и успешно изучали. Однако помимо энергии, приносимой непосредственно солнечной радиацией, значительное количество энергии поступает в верхнюю атмосферу из нижней благодаря их динамической связи, а также при взаимодействиях магнитосферы (т. е. области локализации геомагнитного поля, обтекаемого солнечным ветром) и межпланетной среды и, возможно, при прямом попадании в верхнюю атмосферу энергичных солнечных частиц. В связи с этим пока все еще нет ясного понимания взаимодействия указанных явлений.

Ученые проводят не менее важные исследования околоземного пространства за пределами атмосферы Земли. Это пространство заполнено заряженными частицами, распределение которых существенно влияет на распространение низкочастотных радиоволн вблизи Земли.

Эксперименты, проведенные при помощи спутников Земли и других космических аппаратов в течение последних 20 лет, привели к существенным изменениям представлений о физических свойствах околоземного пространства. Было установлено, в частности, что размеры плазменной оболочки Земли — ионосферы, состоящей из заряженных частиц весьма низких (тепловых) энергий, оказались гораздо большими, чем это предполагалось.
ли открыты радиационные пояса Земли и другие ранее неизвестные закономерности и явления физики околоземного пространства. Первые советские спутники, запущенные в космос в октябре и ноябре 1957 г. и в мае 1958 г., позволили сделать ряд важных научных открытий. С помощью установленного на третьем искусственном спутнике Земли прибора – магнитометра — было измерено магнитное поле Земли.

Магнитометр, подобно компасу, показывает направление силовых линий магнитного поля. Кроме того, он автоматически отмечает величину его напряженности. Раньше в школьных учебниках магнитное поле Земли изображалось в форме яблока. На рисунках, помещенных там, магнитные силовые линии выходили из Северного полюса и входили в Южный. Полеты спутников показали, что, начиная с расстояния, равного 10 радиусам Земли, магнитное поле резко меняется. Его контуры напоминают не яблоко, а дирижабль или грушу, образуя как бы магнитный парус Земли. Это происходит потому, что со стороны Солнца на Землю дует солнечный ветер — солнечная плазма. Магнитные силовые линии не пускают поток заряженных частиц близко к Земле, отклоняя их. Вокруг Земли работает как бы невидимая надземная электростанция. Солнечная плазма — солнечный ветер, соприкасаясь с магнитным полем Земли, разделяется на протоны и электроны, образуя электрический ток.

Не каждое небесное тело обладает магнитными полюсами и упорядоченным строем магнитных силовых линий.
Луны, например, нет заметного магнитного поля. Солнце, наоборот – имеет, как, скажем, доказывают работы астрофизиков Крымской обсерватории, сложное магнитное поле, даже как бы множество магнитных полюсов. Его силовые линии перепутались и словно завязались в крепкие узлы. Многие ученые предполагают, что магнитные силы Солнца тесно связаны с динамикой движения масс его вещества. Солнце в отличие от Земли не твердое, а газообразное тело, и его различные шпротные пояса вращаются с разной скоростью.

Много лет Советский Союз совместно с социалистическими странами проводил в мирных целях всесторонние исследования околоземного пространства, Луны и планет Солнечной системы по программе «Интеркосмос». Яркий пример этому – работа в 1978 г. на борту советской орбитальной станции нового поколения — «Салют-6» – международных экипажей с представителями социалистических стран. По программе «Интеркосмос» были запущены десятки спутников, геофизических ракет и метеоракет.

Важные данные получены по исследованию коротковолнового излучения Солнца, динамике и пространственной структуре солнечных вспышек, определены их рентгеновские ядра и т. п. Со спутников «Интеркосмос» и ракет «Вертикаль» велись наблюдения ультрафиолетового излучения Солнца, систематически определялось содержание молекулярного кислорода и озона на разных высотах атмосферы Земли. Изучалась обширная область околоземного пространства, которая оказывает заметное влияние на состояние атмосферы и биосферы.

Подводя некоторые итоги успешно проведенного космического эксперимента по программе «Интеркосмос» с помощью геофизической ракеты «Вертнкаль-4», запущенной 14 октября 1976 г. для комплексного исследования верхней атмосферы и ионосферы Земли, председатель Совета по международному сотрудничеству в области исследования космического пространства при АН СССР академик Б. Н. Петров отмечал:

• В верхних слоях атмосферы происходят интересные физические процессы, которые изучены еще недостаточно полно. Чтобы всесторонне разобраться в этих сложных явлениях, необходимо, наряду со спутниковыми измерениями, проводить исследования на вертикально запускаемых ракетах.
• Такие эксперименты позволяют получить вертикальный разрез атмосферы до высоты 1500 км, за короткий интервал времени (до 15 мин.) измерить основные физические параметры нейтральной верхней атмосферы и ионосферы-плазмы.
• Запуск «Вертикали-4» — продолжение и развитие планомерных многолетних исследований верхней атмосферы и ионосферы, начатых учеными социалистических стран на геофизических ракетах «Вертикаль-1, -2, -3» и спутниках «Интеркосмос-2, -8, -10, -12 и -14.

Газовый состав в верхней атмосфере и ионосфере меняется с высотой: внизу (до высоты примерно 200 км) расположены наиболее тяжелые (молекулярные) частицы, выше — атомарный кислород. Наиболее высокий слой атмосферы содержит самый легкий из газов — нейтральный водород и ионы водорода (протоны).

Все предыдущие ракеты серии «Вертикаль» не выходили за пределы кислородной части ионосферы. «Вертикаль-4» пересекла переходную зону между кислородной и водородной частями ионосферы, располагающуюся в зависимости от времени суток и года на высотах 600- 1000 км, и достигла водородной области ионосферы, называемой иногда протоносферой.

Научная аппаратура на «Вертикали-4» была установлена в приборном контейнере. Он отделяется от ракеты, что позволяет обеспечить высокую чистоту и качество научных экспериментов, а его стабилизация и ориентация на Солнце в полете исключают влияние на показания приборов ряда эффектов от вращения контейнера.

Специалисты Болгарии, ГДР, Советского Союза и Чехословакии разработали и изготовили для «Вертикали-4» более десятка сложных разнообразных научных приборов. Некоторые параметры ионосферной плазмы измерялись разными методами с помощью различных приборов. Это существенно повысило достоверность измерений.

Во время полета ракеты вблизи места старта проводились измерения характеристик ионосферы радиометодами до высот около 300 км. В измерениях кроме других участвовали специалисты Ростовского государственного университета с разработанной ими уникальной многочастотной аппаратурой для изучения поглощения радиоволн.

В целом ионосферные исследования на ракете «Вертикаль-4″ являются наиболее полными из всех проведенных до настоящего времени».

В конце сентября 1976 г. в Калуге состоялся международный симпозиум по космосу с участием ученых Болгарии, Венгрии, ГДР, Польши, Румынии, Советского Союза и Чехословакии. На симпозиуме были подведены итоги некоторых совместных космических исследований за последнее десятилетие. Участники симпозиума рассмотрели, в частности, новые данные, полученные при помощи ракет и спутников серии «Интеркосмос». Были намечены работы, предусматривающие исследование околоземного пространства, Луны и планет Солнечной системы с помощью более сложных космических средств.

Источник: russ-nauka.ru

Роман Солодов, Вы перепутали: они сгорели (речь о США) не при приземлении, а при старте. Вот выдержка из русской Википедии:
«Катастрофа шаттла «Челленджер» произошла 28 января 1986 года, когда космический корабль «Челленджер» в самом начале миссии STS-51L взорвался на 73-й секунде полёта, что привело к гибели всех семерых членов экипажа. Шаттл разрушился в 11:39 EST (16:39 UTC, 19:39 MSK) над Атлантическим океаном близ побережья центральной части полуострова Флорида, США.
Разрушение летательного аппарата было вызвано повреждением уплотнительного кольца правого твердотопливного ускорителя при старте. Повреждение кольца стало причиной прогорания отверстия в боку ускорителя, из которого в сторону внешнего топливного бака била реактивная струя. Это привело к разрушению хвостового крепления правого твердотопливного ускорителя и несущих структур внешнего топливного бака. Элементы комплекса стали смещаться относительно друг друга, что привело к его разрушению в результате действия нештатных аэродинамических нагрузок. Вопреки распространенному заблуждению, мгновенного взрыва всего топлива не произошло: горение компонентов топлива происходило в основном после полного разрушения бака и самого корабля[1][2]. Боковые ускорители уцелели и некоторое время летали вокруг, пока не были уничтожены командой с Земли. Кабина экипажа, более прочная, чем орбитальный модуль в целом, также осталась целой, но, скорее всего, разгерметизировалась. Обломки челнока упали в Атлантический океан.
В результате поисково-спасательной операции, со дна океана были подняты многие фрагменты корабля, в том числе и отсек экипажа. Хотя точное время гибели экипажа неизвестно, выяснилось, что некоторые его члены (как минимум Онидзука и Резник) пережили разрушение орбитера и были в сознании — ими были включены персональные приборы подачи воздуха. (Также был включен прибор пилота Майкла Смита, но это мог сделать кто-либо из двух вышеупомянутых астронавтов.) Так как эти приборы подают воздух не под давлением, то при разгерметизации кабины экипаж вскоре потерял сознание. «Шаттлы» тогда не имели системы аварийного покидания, которой они были оборудованы лишь после этой катастрофы, и шансов на спасение у экипажа не было (следует отметить, что разработанная и использовавшаяся позже система аварийного спасения всё равно не смогла бы обеспечить выживание экипажа в условиях такой катастрофы — она предусматривала лишь возможность поочерёдного покидания экипажем челнока, находящегося в устойчивом горизонтальном полете). Астронавты не могли пережить удара жилого отсека о водную поверхность на скорости 333 км/ч, когда перегрузка достигла 200 g.
После катастрофы программа шаттлов была свёрнута на 32 месяца. Для расследования крушения президентом США Рональдом Рейганом была назначена специальная комиссия под руководством государственного секретаря Уильяма Роджерса. Комиссия пришла к выводу, что определяющими факторами, приведшими к катастрофе, послужили корпоративная культура и процедура принятия решений НАСА. Руководителям НАСА с 1977 года было известно о потенциально опасных дефектах уплотнительных колец, поставляемых подрядчиком Morton Thiokol, однако они не обращали на это должного внимания. Они также пренебрегли предупреждениями конструкторов об опасности запуска корабля в условиях низких температур того утра и не доложили вышестоящему начальству об этих опасениях. Комиссия Роджерса предъявила НАСА девять рекомендаций, которые необходимо было выполнить для возобновления полётов шаттлов.
За запуском наблюдало множество зрителей, ведь среди экипажа на корабле находилась Криста МакОлифф, первый участник проекта «Учитель в космосе». Средства массовой информации освещали катастрофу с небывалой масштабностью: одно из исследований показало, что 85 % опрошенных американцев узнали о крушении в течение часа после него…».

0 Ответить

Источник: ShkolaZhizni.ru

ШТУРМ НЕБА

Д

О последнего времени сведения о мировом простран­стве приносили на Землю только световые лучи, испускаемые Солнцем и звездами. Теперь появилась воз­можность исследовать мировое пространство с помощью приборов, выполняющих измерения на огромных рас­стояниях от Земли.

Чтобы исследовать мировое пространство, необходим летательный аппарат, способный преодолеть силу зем­ного притяжения. Таким аппаратом является космиче­ская ракета.

Стремление оторваться от Земли и улететь в миро­вое пространство, чтобы проникнуть в его тайны, заро­дилось у людей очень давно. Это стремление воплоще­но в народных легендах. В одной из них рассказывается, что монголы улетели в космическое пространство и по­строили там созвездие Большой Медведицы. Другая ле­генда говорит, что китайцы прибыли на Землю с Луны.

В наше время космические полеты становятся дей­ствительностью. Первая советская космическая ракета оторвалась от Земли 2 января 1959 года. Она песет с собой вымпел нашей Родины.

Какие условия необходимы для того, чтобы отпра­вить летательный аппарат в межпланетный полет? Для этого необходимо сообщить ему скорость не меньше

11,2 километра в секунду. Если летательный аппарат имеет начальную скорость больше 8, но меньше 11,2 ки­лометра в секунду, он не способен преодолеть силы зем­ного притяжения. Такой аппарат останется спутником Земли, удаляясь от нее тем в большей мере, чем боль­шую начальную скорость он получил.

Скорость 11,2 километра в секунду, после получения которой летательный аппарат уже не вернется на Зем­лю, называется второй космической скоростью. Куда улетит ракета, получившая такую скорость? Преодолев земное притяжение, ракета не сможет преодолеть силу притяжения Солнца. Она станет спутником Солнца.

Проследим за движением советской космической ра­кеты после ее запуска.

Чтобы уменьшить протяженность пути через плот­ные слои атмосферы, ракета взлетела вертикально вверх. Затем направление ее движения изменилось, и к моменту достижения наибольшей скорости она летела на восток. При таком направлении движения к скоро­сти ракеты, получаемой за счет работы двигателей, до­бавляется скорость вращения Земли вокруг своей оси.

Траектория полета ракеты была выбрана так, чтобы она прошла вблизи Луны.

После того как вторая космическая скорость была превышена, двигатель головной ступени прекратил ра­боту. Удаляясь от Земли, ракета затрачивает работу на преодоление сил земного притяжения, поэтому скорость ее уменьшается. На высоте 1500 километров скорость ракеты составляла около 10 километров в секунду, на высоте 100 000 километров — 3,5 километра в секунду, а когда ракета пролетала вблизи Луны (расстояние до Земли около 380 000 километров), скорость ее была толь­ко 2,5 километра в секунду. На расстоянии от Земли 1000 000 километров, когда ракета уже покинула сферу земного притяжения, скорость ее составляла 2 километра в секунду.

Ракета пролетела около Луны на расстоянии 5—6 ты­сяч километров. Почему она не упала на Луну под дей­ствием силы лунного притяжения или не сделалась ее спутником? Ракета, летевшая со скоростью 2,5 километра в секунду, оказалась способной преодолеть силу притя­жения Луны. Она только несколько изменила направ­ление и скорость своего движения.

Рассмотрим теперь движение ракеты относительно Солнца. Земля является спутником Солнца. Она обра­щается вокруг Солнца со скоростью около 30 километ­ров в секунду. Направление полета космической ракеты в момент выхода из сферы притяжения Земли почти совпадало с направлением движения Земли вокруг Солнца, а скорость движения ракеты после преодоле­ния силы земного притяжения оказалась на 2 километра в секунду больше скорости движения Земли. Поэтому ракета превратилась в искусственный спутник Солнца с орбитой в виде эллипса более вытянутого, чем у Зем­ли. Наибольшее расстояние искусственной планеты до Солнца 197, а наименьшее 146 миллионов километ­ров (рис. 21). Время полного оборота вокруг Солнца 450 суток.

Так появилась новая планета солнечной системы.

Последняя ступень советской космической ракеты весит 1472 килограмма, а полезная нагрузка — приборы, радиоаппаратура и батареи для их питания — составля­ет 361 килограмм.

Головная часть советской космической ракеты имеет такое устройство. В корпусе ракеты размещены два ра­диопередатчика, аппаратура для образования натрие­вой кометы и для изучения космических лучей, а также радиосистема для определения траектории полета. В но­совой части ракеты размещался шаровой контейнер с приборами, который был отброшен от ракеты после прекращения работы двигателей. Внутри контейнера размещены два радиопередатчика, приборы для замера температуры и давления внутри контейнера, аппаратура для изучения межпланетного газа, для регистрации

Рис. 21. Орбита советской космической ракеты. Планеты на схеме показаны в момент макси­мального сближения ракеты с Луной.

Ударов о стенки контейнера метеорных частиц, для из­мерения магнитного поля Земли и Луны и батареи для питания приборов.

Благодаря специальной обработке поверхностей кон­тейнера и циркуляции газа внутри оболочки температу­ра внутри контейнера поддерживалась около 20° С.

Два радиопередатчика сообщали сведения о косми­ческих лучах, третий передавал всю остальную научную информацию, четвертый использовался для контроля траектории полета. Радиосигналы удалось принимать до расстояния 500 000 километров.

Многие сведения о космическом пространстве интере­суют исследователей. Какие же вопросы предполагают разрешить советские ученые с помощью первой в исто­рии человечества космической ракеты?

Несмотря на многие опыты, остается невыясненным происхождение космических лучей. Магнитное поле Земли искажает направление космических частиц и спо­собствует их скоплению в окрестностях земного шара. Чтобы решить загадку космических лучей, надо изме­рить их интенсивность и направление далеко за преде­лами земной атмосферы и магнитного поля Земли.

Другая задача, которая волнует ученых,— это со­став межпланетной среды. Ученые предполагают, что межпланетное пространство заполнено очень разрежен­ным газом. На высоте 100 километров в каждом куби­ческом миллиметре земной атмосферы содержится около 600 миллиардов частиц газа. В межпланетном простран­стве в каждом кубическом сантиметре содержится до тысячи частиц. Но это только предположение. Какова действительная плотность межпланетного газа, покажут непосредственные замеры приборов, расположенных на советской космической ракете.

Для выявления возможности встречи космических ракет в межпланетном пространстве с метеорными ча­стицами ученые поместили в контейнер прибор, регистри­рующий число ударов метеоров об обшивку контейнера.

Как изменяется магнитное поле Земли при удалении от ее поверхности? Имеет ли Луна магнитное поле? Эти вопросы также будут решены с помощью исследо­ваний, выполненных приборами советской космической ракеты.

За полетом ракеты ученые наблюдали с помощью радиолокаторов. Траектория полета ее вычислялась спе­циальными счетно-решающими устройствами на основа­нии радиосигналов, полученных с ракеты. Небольшие размеры ракеты затрудняли ее наблюдения оптически­ми методами. Для облегчения наблюдения за полетом ракеты на расстоянии 113 000 километров от Земли во­круг ракеты была создана искусственная натриевая комета. Из корпуса ракеты за короткий промежуток времени было выброшено в окружающее ракету про­странство облако паров натрия. Эту комету удалось сфотографировать.

Таким образом, советская космическая ракета собра­ла ценный научный материал на расстоянии в несколь­ко сотен тысяч километров от Земли, который в настоя­щее время обрабатывается.

Успешный запуск советской космической ракеты по­ставил на реальную почву задачи исследования Луны и планет солнечной системы автоматическими ракетами.

Еще более интересной является задача о посещении ближайших к Земле планет — Венеры и^ Марса. Эти планеты имеют газовые оболочки и температурные усло­вия, близкие к земным. Ученые-астрономы допускают возможность существования на Марсе растительного мира.

Каковы же возможности полета на другие планеты?

Когда Венера наиболее близко подходит к Земле, то для полета с Земли на Венеру необходима начальная скорость ракеты 31,8 километра в секунду. Но если ле­теть к Венере по орбите спутника Солнца, когда ско­рость ракеты будет складываться со скоростью движения Земли вокруг Солнца, потребная начальная скорость движения ракеты значительно уменьшится и бу­дет составлять 11,5 километра в секунду. Для полета на Марс начальная скорость ракеты должна составлять

11,6 километра в секунду. Полет с Земли до Венеры займет 146 дней, а до Марса —258 дней. Мы видим, что начальные скорости ракеты, необходимые для посеще­ния Венеры и Марса, не очень сильно превышают вто­рую космическую скорость. Следовательно, успешный запуск советской космической ракеты означает вступление человечества в эру межпланетных полетов.

Источник: msd.com.ua

Атмосфера – газовая оболочка нашей планеты, которая вращается вместе с Землей. Газ, находящийся в атмосфере, называют воздухом. Атмосфера соприкасается с гидросферой и частично покрывает литосферу. А вот верхние границы определить трудно. Условно принято считать, что атмосфера простирается вверх приблизительно на три тысячи километров. Там она плавно перетекает в безвоздушное пространство.

Химический состав атмосферы Земли

Формирование химического состава атмосферы началось около четырех миллиардов лет назад. Изначально атмосфера состояла лишь из легких газов – гелия и водорода. По мнению ученых исходными предпосылками создания газовой оболочки вокруг Земли стали извержения вулканов, которые вместе с лавой выбрасывали огромное количество газов. В дальнейшем начался газообмен с водными пространствами, с живыми организмами, с продуктами их деятельности. Состав воздуха постепенно менялся и в современном виде зафиксировался несколько миллионов лет назад.

Главные же составляющие атмосферы это азот (около 79%) и кислород (20%). Оставшийся процент (1%) приходится на следующие газы: аргон, неон, гелий, метан, углекислый газ, водород, криптон, ксенон, озон, аммиак, двуокиси серы и азота, закись азота и окись углерода, входящих в этот один процент.

Кроме того, в воздухе содержится водяной пар и твердые частицы (пыльца растений, пыль, кристаллики соли, примеси аэрозолей).

В последнее время ученые отмечают не качественное, а количественное изменение некоторых ингредиентов воздуха. И причина тому – человек и его деятельность. Только за последние 100 лет содержание углекислого газа значительно возросло! Это чревато многими проблемами, самая глобальная из которых – изменение климата.

Формирование погоды и климата

Атмосфера играет важнейшую роль в формировании климата и погоды на Земле. Очень многое зависит от количества солнечных лучей, от характера подстилающей поверхности и атмосферной циркуляции.

Рассмотрим факторы по порядку.

1. Атмосфера пропускает тепло солнечных лучей и поглощает вредную радиацию. О том, что лучи Солнца падают на разные участки Земли под разными углами, знали еще древние греки. Само слово "климат" в переводе с древнегреческого означает "наклон". Так, на экваторе солнечные лучи падают практически отвесно, потому здесь очень жарко. Чем ближе к полюсам, тем больше угол наклона. И температура понижается.

2. Из-за неравномерного нагревания Земли в атмосфере формируются воздушные течения. Они классифицируются по своим размерам. Самые маленькие (десятки и сотни метров) – это местные ветра. Далее следуют муссоны и пассаты, циклоны и антициклоны, планетарные фронтальные зоны.

Все эти воздушные массы постоянно перемещаются. Некоторые из них довольно статичны. Например, пассаты, которые дуют от субтропиков по направлению к экватору. Движение других во многом зависит от атмосферного давления.

3. Атмосферное давление – еще один фактор, влияющий на формирование климата. Это давление воздуха на поверхность земли. Как известно, воздушные массы перемещаются с области с повышенным атмосферным давлением в сторону области, где это давление ниже.

Всего выделено 7 зон. Экватор – зона низкого давления. Далее, по обе стороны от экватора вплоть до тридцатых широт – область высокого давления. От 30° до 60° – опять низкое давление. А от 60° до полюсов – зона высокого давления. Между этими зонами и циркулируют воздушные массы. Те, что идут с моря на сушу, несут дожди и ненастье, а те, что дуют с континентов – ясную и сухую погоду. В местах, где воздушные течения сталкиваются, образуются зоны атмосферного фронта, которые характеризуются осадками и ненастной, ветреной погодой.

Ученые доказали, что от атмосферного давления зависит даже самочувствие человека. По международным стандартам нормальное атмосферное давление – 760 мм рт. столба при температуре 0°C. Этот показатель рассчитан на те участки суши, которые находятся практически вровень с уровнем моря. С высотой давление понижается. Поэтому, например, для Санкт-Петербурга 760 мм рт.ст. – это норма. А вот для Москвы, которая расположена выше, нормальное давление – 748 мм рт.ст.

Давление меняется не только по вертикали, но и по горизонтали. Особенно это чувствуется при прохождении циклонов.

Строение атмосферы

Атмосфера напоминает слоеный пирог. И каждый слой имеет свои особенности.

• Тропосфера — самый близкий к Земле слой. "Толщина" этого слоя изменяется по мере удаления от экватора. Над экватором слой простирается ввысь на 16-18 км, в умеренных зонах – на 10-12км, на полюсах – на 8-10 км.

Именно здесь содержится 80% всей массы воздуха и 90% водяного пара. Здесь образуются облака, возникают циклоны и антициклоны. Температура воздуха зависит от высоты местности. В среднем она понижается на 0,65° C на каждые 100 метров.

• Тропопауза – переходный слой атмосферы. Его высота – от нескольких сотен метров до 1-2 км. Температура воздуха летом выше, чем зимой. Так, например, над полюсами зимой –65° C. А над экватором в любое время года держится –70° C.

• Стратосфера – это слой, верхняя граница которого проходит на высоте 50-55 километров. Турбулентность здесь низкая, содержание водяного пара в воздухе – ничтожное. Зато очень много озона. Максимальная его концентрация – на высоте 20-25 км. В стратосфере температура воздуха начинает повышаться и достигает отметки +0,8° C. Это обусловлено тем, что озоновый слой взаимодействует с ультрафиолетовым излучением.

• Стратопауза – невысокий промежуточный слой между стратосферой и следующей за ней мезосферой.

• Мезосфера — верхняя граница этого слоя – 80-85 километров. Здесь происходят сложные фотохимические процессы с участием свободных радикалов. Именно они обеспечивают то нежное голубое сияние нашей планеты, которое видится из космоса.

В мезосфере сгорает большинство комет и метеоритов.

• Мезопауза – следующий промежуточный слой, температура воздуха в котором минимум -90°.

• Термосфера — нижняя граница начинается на высоте 80 — 90 км, а верхняя граница слоя проходит приблизительно по отметке 800 км. Температура воздуха возрастает. Она может варьироваться от +500° C до +1000° C. В течение суток температурные колебания составляют сотни градусов! Но воздух здесь настолько разрежен, что понимание термина "температура" как мы его представляем, здесь не уместно.

• Ионосфера — объединяет мезосферу, мезопаузу и термосферу. Воздух здесь состоит в основном из молекул кислорода и азота, а также из квазинейтральной плазмы. Солнечные лучи, попадая в ионосферу сильно ионизируют молекулы воздуха. В нижнем слое (до 90 км) степень ионизация низкая. Чем выше, тем больше ионизация. Так, на высоте 100-110 км электроны концентрируются. Это способствует отражению коротких и средних радиоволн.

Самый важный слой ионосферы – верхний, который находится на высоте 150-400 км. Его особенность в том, что он отражает радиоволны, а это способствует передаче радиосигналов на значительные расстояния.

Именно в ионосфере происходят такое явление, как полярное сияние.

• Экзосфера – состоит из атомов кислорода, гелия и водорода. Газ в этом слое очень разрежен и нередко атомы водорода ускользают в космическое пространство. Поэтому этот слой и называют "зоной рассеивания".

Первым ученым, который предположил, что наша атмосфера имеет вес, был итальянец Э. Торричелли. Остап Бендер, например, в романе "Золотой теленок" сокрушался, что на каждого человека давит воздушный столб весом в 14 кг! Но великий комбинатор немного ошибался. Взрослый человек испытывает на себя давление в 13-15 тонн! Но мы не чувствуем этой тяжести, потому что атмосферное давление уравновешивается внутренним давлением человека. Вес нашей атмосферы составляет 5 300 000 000 000 000 тонн. Цифра колоссальная, хотя это всего лишь миллионная часть веса нашей планеты.

Источник: xn—-8sbiecm6bhdx8i.xn--p1ai