Погода интересует всех - страница 16

Схема распространения звуковых волн в тропосфере.

В тропопаузе неоднократно возникали интересные акустические явления. Инверсия в этом слое образует как бы непроницаемую стену для звуковых волн. Звук отражается от нее, как резиновый мяч отскакивает от стенки, и снова возвращается на поверхность Земли.

Во время подрыва снарядов, не использованных в период первой мировой войны, звуковые волны распространялись в радиусе до 50 км вокруг городов Оппау, Ютеборга и Москвы. На этом расстоянии энергия звуковых волн, которые шли вдоль земной поверхности, оказывалась полностью израсходованной на преодоление трения. Однако значительная часть звуковых волн шла не вдоль поверхности, а поднималась вверх и отражалась от тропопаузы обратно к земной поверхности, в результате звук был слышен снова на расстоянии 150 км от места взрыва. Вследствие неоднократного отражения звуковых волн от земной поверхности и тропопаузы удавалось наблюдать до четырех таких зон слышимости взрывов, чередовавшихся с тремя зонами затухания звука. Таким образом, звук взрыва можно было слышать на расстоянии до 500 км от источника.

Большие вертикальные контрасты температуры вблизи тропопаузы приводят к возникновению узких, но очень сильных воздушных течений, часто имеющих горизонтальную протяженность в несколько тысяч километров при вертикальной мощности всего лишь в несколько сотен метров. Этим воздушным течениям приписывается большая роль в образовании циклонов. Они получили название струйных течений. Скорость ветра в них может достигать 600 км/час. С увеличением высоты полета летчики все чаще стали обращать внимание на ураганные ветры в области тропопаузы. Поэтому исследование струйных течений в большой степени производится именно в интересах авиации. Ведь если скорость самолета составляет, скажем, 900 км/час, а полет происходит навстречу струйному течению, имеющему скорость 600 км/час, то время, требующееся для перелета на определенное расстояние, а следовательно, и необходимый запас горючего, увеличивается втрое.

Если раньше межконтинентальные перелеты совершались по кратчайшему расстоянию, называемому большим кругом, то современные самолеты, летающие на уровне тропопаузы, уже отклоняются от этого большого круга. При полете, например, с востока на запад высота и трасса полета выбираются теперь так, чтобы избежать встречи со струйным течением. Даже если путь перелета при этом значительно удлиняется, изменение курса в конечном счете дает значительный выигрыш во времени.

Струйные течения направлены с запада на восток. Во время второй мировой войны японцы использовали струйные течения в качестве удобного транспортного средства для бомбардировок территории США. Эти мероприятия японцев, осуществленные ими в 1944 г., получили название «наступление с помощью воздушных шаров». Тысячи шаров, нагруженных взрывчаткой, поднимались в область струйного течения. Специальное устройство не давало им возможности подниматься выше зоны этих сильных ветров. Со скоростью 300 км/час шары двигались над Тихим океаном в направлении к Северной Америке. Правда, вскоре эти действия были прекращены, так как лишь 10 % выпущенных шаров достигли Американского континента. Струйные течения и в наши дни играют большую роль. Во время испытаний американцами ядерного оружия в Тихом океане радиоактивные продукты распада, попадавшие в область струйных течений, успевали за несколько дней обойти вокруг всего земного шара. В связи с этим в страны, расположенные на несколько тысяч километров восточнее места взрыва, радиоактивные вещества попадали быстрее, чем в страны, находящиеся лишь на несколько сотен километров севернее или южнее места взрыва.

Мы видим таким образом, что тропосфера имеет сложное строение. Метеорологические наблюдения, выполняемые только у земной поверхности, не могут дать полного представления о физических свойствах всей атмосферы. Поэтому если мы хотим получить сведения о погоде и погодообразующих процессах, то следует рассматривать не только приземную часть тропосферы, но и всю ее толщу.

Как мы уже упоминали, над тропосферой лежит стратосфера — область различных фотохимических процессов. Атмосферное давление здесь составляет лишь пятую часть приземного давления. Поэтому мала и плотность воздуха. Чем выше мы поднимаемся в стратосферу, тем все менее пригодными становятся условия для существования человека. Количество кислорода в воздухе настолько уменьшается, что, безусловно, необходимы специальные кислородные аппараты. Кроме того, если мы хотим без ущерба для здоровья и жизни находиться на этих высотах, нужно с помощью специальных материалов защитить себя от действия коротковолновой солнечной радиации и космических лучей. Привычная для нас яркость дневного небосвода здесь ослабевает. Поскольку рассеяние света частицами атмосферных газов с уменьшением плотности воздуха уменьшается, цвет неба постепенно меняется от синего до совершенно черного.