АТМОСФЕРА

НОВЫЙ ЭТАП В ИССЛЕДОВАНИИ АТМОСФЕРЫ

О последнего времени атмосфера была исследована более или менее подробно до высоты 100 километ­ров. Наиболее полные сведения были получены для ниж­него слоя атмосферы — тропосферы, в которой, как уже говорилось, происходят все те явления, которые обуслов­ливают погоду. Однако развитие высотной авиации и стремление человечества проникнуть в межпланетное пространство потребовали более тщательного исследо­вания верхних слоев атмосферы. Этого же требовало изу­чение распространения радиоволн в верхней атмосфере.

Инструментальные исследования атмосферы на боль­ших высотах стали возможны при помощи ракет и искус­ственных спутников Земли. Ведущую роль в этих иссле­дованиях занимает советская наука.

Особенно большое развитие такие исследования по­лучили в связи с работами по программе Международ­ного геофизического года.

В соответствии с этой программой в нашей стране запущено большое количество ракет с метеорологиче­скими (геофизическими) приборами. Советские ученые производят исследования атмосферы при помощи ракет в Арктике, в Европейской части СССР и в Антарктике.

4 октября 1957 года Советский Союз открыл эпоху завоевания космоса, успешно запустив первый в мире искусственный спутник Земли. Через месяц, 3 ноября

1957 года, у нас был запущен второй искусственный спутник Земли. Этот спутник, весом 508,3 килограмма, имел помимо научной аппаратуры на своем борту под­опытное животное — собаку «Лайка». Наконец, 15 мая

1958 года советские ученые произвели запуск третьего искусственного спутника Земли, весом в 1327 килограм­мов— подлинную летающую научную лабораторию.

Кроме искусственных спутников Земли, в СССР в

1959 году были успешно запущены три мощные ракеты в сторону Луны. Первая из этих ракет, стартовавшая 2 января 1959 года, вышла из сферы земного притяже­ния, прошла на расстоянии около 5000 километров от Луны и превратилась в первую искусственную планету солнечной системы. Помимо исследования непосредствен­но межпланетного пространства, эта ракета позволила получить и ряд дополнительных сведений об атмосфере Земли.

Вторая ракета, запущенная в СССР в сторону Луны 12 сентября 1959 года, достигла Луны в 0 часов 02 ми­нуты 24 секунды 14 сентября. Последняя ее ступень имела вес 1511 килограммов (без топлива). Она несла на себе контейнер с научной и радиотехнической аппа­ратурой. Подлинным триумфом советской науки и тех­ники явилась исключительная точность выведения ра­кеты на орбиту, необходимую для попадания в Луну!

Вся научная аппаратура и средства радиосвязи во время полета ракеты действовали безукоризненно. Ра­бота радиосредств, установленных в контейнере с науч­ной и измерительной аппаратурой, прекратилась только в момент встречи с Луной.

Ровно через два года после запуска первого совет­ского искусственного спутника Земли, 4 октября 1959 го­да, стартовала третья советская космическая ракета, на борту которой была установлена автоматическая межпланетная станция. Эта станция совершила облет

Луны и выполнила обширную программу научных на­блюдений, включая фотографирование невидимой с Земли стороны Луны.

Основными вопросами исследований атмосферы при помощи ракет и спутников являются: определение тем­пературы, давления и химического состава атмосферы на различных высотах, изучение свойств ионосферы (кон­центрации ионов и электронов и др.), исследование кос­мических лучей, изучение коротковолновой ультрафио­летовой части спектра, изучение микрометеоритов, иссле­дование земного магнитного поля.

Полеты советских ракет и искусственных спутников Земли уже дали нам весьма ценные данные о строении атмосферы и процессах, в ней совершающихся. Пока еще не все материалы наблюдений обработаны и опублико­ваны. Но уже то, что опубликовано, заставляет сейчас пересмотреть многие представления о состоянии атмо­сферы на больших высотах.

Искусственные спутники Земли позволили достаточно точно определить величины плотности атмосферы до вы­соты 600—800 километров. Изучение плотности при этом шло различными путями. На третьем спутнике, напри­мер, были впервые установлены специального типа ма­нометры, с помощью которых была измерена плотность в области высот 225—500 километров. Были использо­ваны наблюдения за расплыванием облака паров натрия, образованного на высоте 430 километров при полете высотной ракеты. По этим наблюдениям была рас­считана плотность атмосферы на указанной высоте.

Исследованиями установлено, что плотность атмо­сферы на больших высотах убывает с высотой значитель­но медленнее, чем на более низких высотах. Кроме того, плотность на освещенной стороне Земли существенно больше, чем на затемненной, ночной, и достигает наибольшего значения в полуденное время. Оказалось также, что над полярными районами атмосфера плот­нее, чем над экваториальными.

По торможению спутников в полете были получены некоторые данные о температуре верхней атмосферы. На высотах 228 и 368 километров температура изме­няется в пределах 800—1500 градусов.

При полете третьего советского искусственного спут­ника Земли установленные на его поверхности юремни - евые электрические батареи изменяли свою температуру в пределах от + 16 до +30 градусов.

С помощью специальных физических приборов — масс-спектрометров, установленных на третьем спутнике, были получены данные о химическом составе ионосферы на высотах 226—1000 километров. Эти данные свиде­тельствуют о том, что от высоты 226 километров до вы­соты по крайней мере 800 километров основным газом, ионизованные частицы которого образуют ионосферу, является атомарный кислород. Что касается атомарного азота, то оказалось, что его относительное содержание по отношению к атомарному кислороду меняется от 1 до 10 процентов в зависимости от высоты и географиче­ской широты; оно изменяется также по времени.

Важные данные были получены и в отношении кон­центрации заряженных частиц в ионосфере. Установлено, что на высоте 2000—3000 километров в каждом кубиче­ском сантиметре пространства содержится по несколько сотен электронов. Значит, атмосфера Земли прости­рается до 2000—3000 километров, а не на 1000 километ­ров, как это предполагалось ранее.

Измерения на ракетах и спутниках позволили обна­ружить в верхних слоях атмосферы множество заряжен­ных частиц — протонов и электронов — с самыми различными скоростями движения. Эта «лавина» протонов и электронов сильно ионизует верхние слои атмосферы, что и обусловливает их значительное нагревание.

Сталкиваясь с атомами и молекулами, быстрые электроны создают рентгеновские лучи. Это открытие поставило вопрос о серьезном препятствии на пути чело­века в межпланетное пространство, так как сильное рентгеновское излучение способно вызывать лучевую болезнь. В результате возникает необходимость как применения специальных мер защиты будущих астро­навтов от влияния вреднего излучения, так и тщатель­ного выбора траекторий ракет с астронавтами, с таким расчетом, чтобы пребывание ракеты внутри особо опас­ных зон не было длительным.

Рассказанным далеко не исчерпывается все богатство данных о верхних слоях атмосферы, полученных и по­лучаемых при помощи ракет и искусственных спутников Земли.