Погода интересует всех

Наряду с нормальной ионизацией ионосферы существует аномальная ионизация, которая возникает главным образом при повышенной солнечной активности, т. е. в тех случаях, когда Солнце излучает большое количество коротковолновой радиации и материальных частиц, называемых корпускулами. Волновое и корпускулярное излучение может настолько сильно изменить нормальное состояние ионосферы, что, вместо того чтобы отражать, она начинает почти полностью поглощать короткие радиоволны, посылаемые с земной поверхности. В таких случаях межконтинентальная коротковолновая радиосвязь полностью прекращается.

Ионизация верхних слоев атмосферы служит причиной еще одного метеорологического явления. Отрыв электронов из оболочек атомов связан с некоторой затратой энергии. Когда после захода солнца свободные электроны рекомбинируют, энергия, затраченная на ионизацию, снова высвобождается, в результате чего наблюдается слабое свечение, которое, конечно, не может быть воспринято человеческим глазом. Это явление называют ночным свечением неба. В период МГГ это явление исследовалось на трех специальных станциях с помощью особо чувствительных электрических фотометров.

К числу часто наблюдаемых явлений, происходящих в высоких слоях атмосферы, относятся и хорошо известные полярные сияния. Так называется оптическое явление в ионосфере, особенно часто наблюдающееся в полярных широтах земного шара и видимое в ночное время невооруженным глазом. Из 100 полярных сияний, наблюдаемых на Северном полюсе, в центральных районах Скандинавского полуострова видны лишь 40, в Дании — 4, а в южных районах ГДР и ФРГ — всего одно.

В отличие от ионизации верхних слоев атмосферы, полярные сияния возникают под действием не ультрафиолетовой части солнечной радиации, а материальных частиц — электронов, ионов и осколков атомов различных химических элементов. Все эти частицы выбрасываются Солнцем, через 36 часов улавливаются магнитным полем Земли и вдоль силовых линий направляются к ее магнитным полюсам. Входя в земную атмосферу, эти частицы возбуждают атомы азота и кислорода, что и приводит к свечению, называемому полярным сиянием.

Цвета, встречающиеся в полярном сиянии, свидетельствуют о наличии на различных высотах определенных газов. Еще 80 лет тому назад наблюдения за полярными сияниями использовались для косвенного суждения о составе атмосферного воздуха на высоте 500 км.

Кроме того, ионосфера отличается еще высоким содержанием космической пыли. Эта пыль состоит из мельчайших частиц, которые захватываются из космического пространства гравитационным полем Земли. Они вторгаются в атмосферу с колоссальными скоростями, от 10 до 70 км/сек. Масса космической (метеоритной) пыли, поступающая в атмосферу Земли, оценивается в 10 000 000 т в год. На высоте примерно 120 км полет частиц космической пыли сильно тормозится и в результате возникает слой, обогащенный этими частицами. Из этого слоя пылинки сравнительно медленно оседают в более низкие слои атмосферы, а затем выпадают на земную поверхность. Содержание космической пыли в атмосфере становится особенно значительным, когда Земля, двигаясь вокруг Солнца, пересекает или задевает скопления метеоритной пыли, называемые также метеоритными роями. Скопления метеоритной пыли в атмосфере, освещаемые солнечными лучами, в ночное время иногда видны в виде слабо светящихся пятен, получивших название серебристых облаков[22].

Какие же газы входят в состав атмосферы на высоте, скажем, 200 км? Имеется ли в высоких ее слоях атомарный азот? Точные ответы на эти и многие другие вопросы впервые удалось получить с помощью метеорологических ракет и искусственных спутников Земли.

На протяжении многих лет в Геофизическом исследовательском бюро США велась работа по проекту «Светлячок». В приборную головку американской исследовательской ракеты «Аэроби» помещались различные газы, которые выбрасывались в атмосферу на высотах от 100 до 200 км. Высокие слои атмосферы были превращены в гигантскую лабораторию, причем во многих пунктах на земной поверхности велись наблюдения за яркостью и движением этих искусственных газовых облаков. В первом опыте на высоте 100–120 км был выброшен атомарный натрий. Кадры, полученные при ускоренной киносъемке натриевого облака, дали интересные сведения о характере ветра на высотах. Светящийся газовый след под влиянием ураганного ветра, господствовавшего на высоте 100 км, непрерывно менял свою форму.

В других опытах, наблюдая оптические явления, сопровождавшие выброшенное в атмосферу облако окиси азота, определили концентрацию атомарного кислорода. Оказалось, что на высоте примерно 100 км происходят реакции между атмосферным кислородом и этиленом, введенным сюда с помощью ракеты.

Возник вопрос: происходят ли химические реакции на этих высотах лишь между составными частями воздуха и искусственно вводимыми газами или же имеют место также и другие физические процессы?