Человечество прошло долгий, сложный, путь от простого наблюдения за погодными явлениями до создания службы погоды. Первые прогнозы с использованием синоптических карт в конце 19 века оправдывались в среднем на 62%. Сравните, сейчас оправдываемость краткосрочных прогнозов погоды, т.е. прогнозов с заблаговременностью 12-72 часа, составляет 85-95%.
Первые синоптические карты строились по данным метеорологических станций, то есть по приземным данным. Ученые понимали, что для улучшения качества прогнозов погоды необходимо изучать верхние слои атмосферы.
Первые шаги в аэрологии
Предстояло узнать, как устроена атмосфера, и какие физические законы управляют ее движениями. Задача эта оказалась очень сложной. Первым шагом на пути ее решения были попытки измерить температуру на высоте при помощи полетов на воздушных шарах.
В 1899-1902 годах французским и немецким исследователями Тессерен-де-Бором и Ассаном были проведены первые систематические измерения температуры с помощью воздушных шаров.
Они наполняли водородом небольшие шары из бумаги или ткани, прикрепленный к ним легкий прибор записывал температуру и давление во время полета, затем, когда шар лопался, спускался на особом парашюте. С этого времени началось развитие науки о верхних слоях атмосферы – аэрологии.
Ошибка или открытие?
Во время первых опытов удалось достичь высоты 10800 м, температура воздуха там оказалась около минус 40°. В дальнейшем подобные эксперименты проделывали в разных точках Северного полушария, оболочку шаров стали делать из резины, что было гораздо надежнее и удобнее.
Подобные подъемы проводили в различных странах. В результате обнаружился интересный факт: оказалось, что температура падает с высотой до 10-12 км и достигает -55°С, а дальше, сколько ни поднимались (в некоторых случаях достигали 36 км), температура оставалась почти постоянной или даже повышалась с высотой.
Сначала метеорологи решили, что это ошибка приборов. Но когда одни и те же результаты показывали разные приборы в разных частях света, пришлось признать их реальными. На некоторой высоте существует слой, где температура остается постоянной, а еще выше начинается ее рост. Это явление получило название «верхней инверсии» (обращения) температуры: вместо ожидаемого падения температура остается постоянной или повышается.
Сейчас мы знаем, что атмосфера подобна слоеному пирогу – нижний слой тропосфера, затем стратосфера, выше − мезосфера, термосфера. В каждом из этих слоев свои особенности распределения температуры и давления.
В тропосфере происходят непрерывные движения воздушных масс, образуются облака, осадки, вихри; вообще это неспокойная и неустойчивая зона. Как показывают наблюдения, в тропосфере температура падает примерно на 0,5–0,7°С при поднятии на каждые 100 м и у границы тропосферы достигает минус 50–60°С. Для средних широт (45-60°с.ш.) тропосфера кончается на высоте около 10–12 км, в экваториальной зоне верхняя граница тропосферы достигает 16 км с предельной температурой около минус 80°С. В полярных районах высота тропосферы 8-10 км. Этот слой играет наиболее значительную роль в изменении погоды.
Выше тропосферы располагается стратосфера, где температура с высотой повышается. Между ними находится слой с практически постоянной температурой – тропопауза.
Спасибо, что дочитали статью! Если понравилось, не забудьте поставить палец вверх и подписаться на канал.