Погода интересует всех

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.

Однако каким же образом можно производить метеорологические измерения в стратосфере? Как она была открыта?

Наступление на стратосферу

С середины XVIII в. развитие естественных наук значительно ускорилось. К этому времени были сформулированы, например, физические принципы учения об электричестве. На основе точных измерений была рассчитана сплюснутость земного шара. Смелые мореплаватели проникли на своих кораблях в воды Антарктики. Полным ходом шло исследование твердой и жидкой оболочек нашей планеты. Лишь воздушная ее оболочка еще оставалась недоступной исследователям. Казалось, что мечта человека научиться летать навеки останется несбыточным сном. Станут ли когда-нибудь возможными непосредственные наблюдения за процессами образования дождя и града в облаках? Успех англичанина А. Вильсона, которому удалось в 1749 г. на воздушном змее, совершенно таком же, какие часто запускают дети, поднять термометр на несколько сотен метров и измерить температуру воздуха на этой высоте, вначале казался незначительным, а в действительности же сыграл большую роль в метеорологии. Воздушный змей явился прообразом метеорологического прибора, который еще несколько десятков лет назад использовался в аэрологических обсерваториях мира. Конечно, после первых подъемов воздушных змеев прошло некоторое время, прежде чем этот метод получил широкое распространение. Причиной задержки явилась, в частности, неприспособленность метеорологических приборов к подъему на воздушных змеях и к выполнению измерений в свободной атмосфере.

Однако к этому времени уже были известны законы расширения газов при нагревании и можно было рассчитать их подъем в среде, состоящей из более холодных газов. На основе этих законов братья Монгольфье изготовили в 1783 г. первый «теплый» воздушный шар. В этом воздушном шаре использовалась подъемная сила горячего воздуха. Изобретатели сделали полотняный шар объемом 2837 м³ и оклеили его снаружи бумагой. Шар имел внизу отверстие. Под ним на земле развели костер; нагретый воздух, попадая внутрь шара, вытеснил из него более холодный воздух. На глазах нескольких тысяч зрителей красиво разукрашенный шар с двумя пассажирами в корзине приобрел достаточную подъемную силу, оторвался от земли и поплыл по воздуху. Вскоре пассажиры благополучно возвратились на землю. Однако наполнение шара теплым воздухом, поднимавшимся от костра, иногда заканчивалось катастрофой. В том же году американец Шарль достиг на изготовленном им шаре, наполненном водородом, высоты 3500 м. В гондоле этого шара находились термометр и барометр.