Как изучают атмосферу с помощью метеоров


Для суждения о плотности, температуре и других свойствах атмо­сферы на больших высотах уже давно использовали наблюдения над «падающими звездами», или, иначе, метеорами. В огром­ном большинстве случаев эти влетающие в земную атмосферу из меж­планетного пространства частички имеют ничтожные размеры. Несколько раз в году в течение короткого времени падает огромное количество мете­оров. Тогда они создают явление, называемое «дождем падающих звезд». Иногда бывают видны очень яркие метеоры, на короткий миг ослепитель­но освещающие земную поверхность на больших пространствах. Их назы­вают болидами. Изредка большим метеорам удается пробить толщу атмосферы, и тогда они падают на Землю в виде каменных или металли­ческих метеоритов. В исключительных случаях вес метеоритов достигает десятков и сотен тонн. Большинство их состоит из железа, и этим, по-видимому, можно объяснить древние представления о небе, как о «желез­ной тверди», с которой срываются отдельные звезды. Изучение «небесных камней» показало, что они состоят из элементов, известных на Земле и обнаруженных на Солнце и на других звездах. Этим еще раз доказы­вается единство строения вещества в окружающей нас безграничной вселенной.

Размеры преобладающего числа метеоров колеблются между була­вочной головкой и кедровым орешком. Но скорость их движения огромна. Зачастую она превосходит 70 километров в секунду. Попадая в земную атмосферу, метеор сжимает встреченный им воздух, чем повышает его температуру и температуру своих поверхностных слоев. Уже на высоте, немного превышающей 100 километров, подушка сжатого воздуха и сам метеор начинают светиться. Увеличение плотности воздуха книзу ведет к еще большему увеличению температуры подушки воздуха и метеора, и если метеор мал, то он полностью испаряется. Метеоры больших разме­ров, проникающие в атмосферу до высоты 80-70 километров над уров­нем моря, образуют перед собою подушку сильно сжатого и раскален­ного воздуха, а также газов и паров веществ, из которых состоит метеор. Большинство проникающих еще глубже в атмосферу крупных метеоров испаряется на высоте около 30 километров над уровнем моря. Они оставляют заметные следы, нередко видимые довольно продолжительное время (рис. 19). Подобно облаку, образующемуся на выхлопных газах самолета, эти следы постепенно расширяются, деформируются и уносят­ся ветром. Это дает возможность узнать скорость и направление течений на больших высотах. Таким образом, сжимаемый метеором воздух и его поверхностные слои раскаляются уже в ионосфере. Часть из них там же гаснет, но большинство проникает в стратосферу.

Изучение скорости движения метеоров и быстроты их испарения привело к интересным выводам, подтвердившим полученные другими спо­собами данные о плотности и температуре высоких слоев атмосферы. И по метеорным наблюдениям температура воздуха выше 30 километров должна возрастать до 30-40 градусов. По этим данным установлено также заметное изменение плотности воздуха на высоте около 80-90 ки­лометров, то есть на верхней границе стратосферы.

Из наблюдений за метеорными следами получены интересные сведе­ния о ветре в высоких слоях. Десятки лет эти наблюдения велись простым глазом или в телескоп. В последнее время для этих целей использованы фотография и радиолокация. Метеорный след оказался достаточной целью для радиолокатора. Это дало возможность наблюдать не только метеор­ные дожди, но и отдельные метеоры на больших высотах, и не только ночью, но и днем. Выяснилось, что следы метеоров перемещаются с боль­шой скоростью. В разных сезонах года направление движения меняется. Иногда части следа метеора, попавшие в два различных слоя воздуха, движутся одновременно в разных направлениях.

Таким образом и эти наблюдения подтверждают сведения, получен­ные из исследования перемещения перламутровых облаков, о том, что в стратосфере бывают сильные ветры. Это подтверждается и быстрым рас­пространением пыли, выбрасываемой в стратосферу сильным изверже­нием вулканов (Кракатау в Зондском проливе, Катмай на Аляске и дру­гих), как и пыли, связанной с падением в 1908 году в Сибири огромного метеорита (тунгусский метеорит). Подтверждается это также произве­денными за рубежом наблюдениями за дымовыми облачками от разрывов зенитных снарядов при специальных стрельбах до высоты 30 километров. Существование в стратосфере сильных и меняющихся по направлению ветров, таким образом, не подлежит сомнению.