МЕТЕОРОЛОГИЯ ЗА ПИЛОТИ


Още от значението на самата дума Метеорология, става ясно че ще се занимаваме с науката за небесните явления - времето. Древно гръцкият учен Аристотел е дал името и в един от своите трудове занимаващи се с явленията над земната повърхност. Целта на този материал не е задълбоченото вникване в дълбоката същност на науката, а получаването на най-общи познания за глобалната и в по-голяма степен, локалната метеорология. Основните познания и наблюдения на факторите и условията възникващи над определени области и райони ще допринесат за по-успешните полети и осигурят в голяма степен вашата безопасност.

 

 
 

АТМОСФЕРАТА

 


Атмосфера Газовата обвивка на Земята се нарича атмосфера (от Aтмос - пара и Cфера - кълбо). Състой се от механична смес от газове, водни пари и миниатюрни твърди или течни примеси - аерозоли. Химическият и състав е от 78,09% азот, 20,95% кислород, 0,93% аргон и 0,03% инертни газове. В атмосферата се съдържат още и въглероден двуокис, озон, хелий, неон, криптон, ксеон, водород и др.

Във височина плътността и е разпределена неравномерно, като до 5,5 км се намира повече от половината от нейният състав. С увеличаване на височината тя се разрежда още повече и на 36 км достига 99% от масата си.За физическа граница е приета 1000 - 1200 км. но метеорологични спътници са засекли следи от земни газове на 20 000 км. от нейната повърхност.

Според отделните си признаци за изменение на температурата във височина, състава на атмосферният въздух и наличието на заредени частички, се дели на пет основни слоя:

 
     
 
  • Тропосфера със средна горна граница 11 км.
  • Стратосфера от 11 км. до 50 км.
  • Мезосфера от 50 км. до 90 км.
  • Термосфера от 90 км. до 800 км.
  • Екзосфера над 800 км.
 
 

Между всеки от тях има преходни слоеве с малка дебелина наречени Паузи. Имената им зависят от местонахождението им, например над тропосферата се намира тропопаузата и т.н. Основната летателна дейност се извършва в най-долният слой на атмосферата - тропосферата, така че тя ще привлече основно нашето внимание. От своя страна тропосферата се дели на три основни слоя, а именно ниска, средна и висока.

Границата на ниската тропосфера започват от земната повърхност и достигат до 1000 - 1500 метра. Там най-силно се изразява механичното и топлинното влияние на повърхността, което от своя страна дава влияние на метеорологичните процеси протичащи през цялото денонощие. С увеличение на височината нараства и скоростта на вятъра.

В средния тропосферен слой се наблюдава и най-честото образуване на облаци и изваляване на валежите. Простира се от 1000 - 1500 метра и достига до 6000 - 7000 метра.

Във високата тропосфера температурата е винаги отрицателна и ветровете са по-силни в сравнение с по-ниските слоеве. За горна граница на тропосферата се приема височината на която температурата престава да се понижава. В границата на тропопаузата температурата не се изменя и за нейна горен край се приема началото на повишаването на въздушната температура. Обикновено това е слой с дебелина от няколкостотин метра до 1 - 2 км. На нивото на тропопаузата се наблюдават и тъй наречените Струйни течения - въздушни потоци със скорости от 150 до 300 км/ч.

Дебелината на тропосферата е различна за отделните географски ширини, като на екватора тя е най-голяма. В зависимост от сезонните промени и атмосферни циркулации се променя и нейната температура и височина. През лятото горната граница се издига, а обратно през зимата височината и намалява. В умерените ширини тя достига до 9 - 12 км, към полюсите намалява на 8 - 10 км, а на екватора се увеличава до 16 - 18 км. Средната годишна температура в горната граница на тропосферата на екватора е - 65° С, в умерените географски ширини - 75° С, а на северният полюс - 47° С.

Както се вижда до тук, тропосферата е в непрекъснато движение във вертикална и хоризонтална посока. Главна причина за това движение има енергията получавана от Слънцето. Тя достига до нас под формата на лъчи, част от който са видими за човешкото око, както и невидими - рентгенови, ултравиолетови и инфрачервени. Самата видима светлина е сложна и съставена от голям спектър - червен, оранжев, зелен, светлосин, тъмносин и виолетов. Всички те са с различна дължина на вълната, като е прието че Слънцето, при температура на повърхността над 6000° С, излъчва във видимият спектър късовълнова радиация.

 
   
 

 

До Земята достига една нищожна част от неговата енергия, като това зависи от сезонния наклон на земната орбита, разстоянието между Земята и Слънцето при движението и по елиптична орбита, силата на излъчването на Слънцето в зависимост от неговата активност, петна, протуберанси и др. и състоянието на земната атмосфера, нейното абсорбиращо и рефлексно свойство.

Слънчева активност Средно около 45% от общото слънчево греене достига до повърхността, 35% се отразяват веднага в космоса и 20% се поглъщат от атмосферата. Преминавайки през атмосферата, слънчевата радиация отслабва защото се поглъща, разсейва и отразява от молекулите на въздуха, облаците и примесите съдържащи се в атмосферата.

Най-напред се поглъщат рентгеновите и ултравиолетови лъчи, който взаимодействат с газовете във високите слоеве на атмосферата, йонизират ги и образуват озоновият слой. Погълнатата радиация при този процес е сравнително малка част от общия поток, който достига почти без загуби до най-ниския плътен слой на атмосферата - тропосферата.

Тук водната пара, облаците, въглеродния двуокис и аерозолите поглъщат около 20% от слънчевата радиация. Така около 1/5 от слънчевата радиация се изразходва за директно нагряване на атмосферата. Останалата част, главно във видимият спектър, достига и използва енергията си за нагряването на земната повърхност. Най-голяма част от тази енергия се изразходва за изпарение на водата от сушата и океаните, образувайки облаците - валежите. Част от останалата енергия се изразходва за директното нагряване на прилежащия на земната повърхност въздушен слой, и остатъка се излъчва обратно в космоса под формата на инфрачервена земна радиация.

На свой ред атмосферата също се нагрява и започва да излъчва радиация в инфрачервения спектър, като по-голямата част от нея е насочена в открития космос. Не малка част обаче се насочва обратно към повърхността, създавайки така наречения парников ефект. Изчислено е че при тези сложни физически и химически процеси, Земята губи в космоса толкова енергия, колкото и получава, тоест тя се намира в лъчисто и от там в топлинно равновесие с космическото пространство.