Погода интересует всех

Зимой, в период полярной ночи, слой озона над Арктикой нагревается очень слабо. В это время года наибольшее количество солнечной радиации в северном полушарии поступает в тропические широты. Нагревание слоя озона в тропических областях происходит интенсивнее, чем в Арктике. Направление горизонтального градиента температуры в стратосфере становится противоположным летнему. Возникает область пониженного давления, охватывающая всю Арктику. Развивается система ветров, дующих с запада на восток со скоростью 300–400 км/час.

Зона наиболее высоких температур лежит в стратосфере в слое между 40 и 60 км. Наивысшая из измеренных здесь температур составила 60^o[21]. С высотой температура воздуха снова понижается и достигает —50 и даже —80°. Здесь расположена верхняя граница стратосферы.

В дневные часы солнечные лучи ионизируют значительную часть молекул атмосферных газов. Это значит, что из оболочек атомов этих газов вырываются отдельные электроны. Газы, ранее электрически нейтральные, приобретают электрический заряд и сообщают определенную электропроводность тем слоям атмосферы, в которых они находятся. Таким образом, на верхней границе стратосферы воздух перестает быть изолятором. В электрическом поле на этой высоте возбуждается электрический ток. Однако как только солнечные лучи перестают освещать слои атмосферы на высоте 60–80 км, их электропроводность тотчас же уменьшается и свободные электроны вновь соединяются с положительно заряженными молекулами. Этот процесс воссоединения свободных электронов с положительными ионами называется рекомбинацией.

Слой D, который большей частью располагается на высоте 80 км, является зоной наибольшей концентрации ионов. Он обусловливает поглощение ионосферой коротких радиоволн. Поскольку ночью слой D исчезает, то радиосвязь на коротких волнах осуществляется в это время суток лучше, чем днем.

На орбитах спутников

Покинем теперь два нижних «этажа» стратосферы, которые еще недавно считались основными регуляторами погодообразующих процессов. Над стратосферой расположены три верхних «этажа» атмосферы, т. е. мезосфера, термосфера и экзосфера. Какое влияние оказывают эти слои на погоду, на характеристики разных сезонов года, а может быть, даже и на изменение климата, пока еще неизвестно. Однако несомненно, что изучение этих слоев имеет большое значение для правильного понимания основных вопросов метеорологии. Важнейшая особенность мезосферы и термосферы состоит в том, что молекулы атмосферных газов в этих слоях ионизированы. Поэтому эти слои часто называют также ионосферой. Тесная связь между земными процессами и космическими явлениями ни в чем не проявляется так отчетливо, как во взаимодействии между солнечной активностью, состоянием ионосферы и земным магнетизмом. Поэтому неудивительно, что на протяжении многих десятилетий ионосфера является предметом исследований геофизиков, специалистов по земному магнетизму и метеорологов.

Ионосфера простирается примерно с 80 до 500 км. В отличие от слоя D, лежащего в мезосфере, зоны максимальной ионизации, называемые слоями E₁ и Е₂, а также F₁ и F₂, ионизированы постоянно, даже ночью, когда прекращается поступление в ионосферу коротковолновой солнечной радиации. Электропроводность слоев Е и F довольно значительна. В ионосфере было бы невозможно проложить высоковольтные линии электропередачи: ток шел бы не по проводам, а растекался бы по всему пространству.

Схема расположения слоев с максимальной концентрацией ионов на дневной и ночной сторонах Земли: А, Б — передатчики.

Электропроводные слои ионосферы имеют очень большое значение для радиосвязи — они отражают короткие радиоволны. Тем самым они способствуют межконтинентальному распространению таких радиоволн. Однако характер отражения радиоволн ионосферой изменяется во времени, ибо степень ионизации высоких слоев атмосферы тоже меняется. Первой причиной изменения степени ионизации является непрерывное изменение высоты солнца над горизонтом и, следовательно, угла падения солнечных лучей на слои ионосферы. Второй причиной является непрерывно колеблющийся состав солнечной радиации, поступающей в атмосферу. Колебания степени ионизации создают весьма неблагоприятные условия для распространения коротких радиоволн и тем самым препятствуют нормальной коротковолновой радиосвязи. Но зато благодаря этим же колебаниям короткие радиоволны оказываются мощным средством исследования изменения высоты и перемещения слоев Е и F, концентрации ионов в них, а также солнечной активности.