Погода интересует всех

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.

Однако этот метод исследования нижних слоев атмосферы не мог дать особенно существенных результатов, ибо еще не имелось необходимых измерительных приборов. Воздушный шар, перемещавшийся вместе с воздушным потоком и остававшийся неподвижным по отношению к нему, не вентилировался. Кроме того, еще не подозревали, что приборы необходимо защищать от воздействия солнечной радиации, в результате чего термометры показывали не действительную температуру воздуха, а некоторую сложную величину, которая зависела от температуры воздуха и солнечной энергии, поглощаемой самим термометром. Еще не настало время и для организации специальных обсерваторий, предназначенных для выпуска воздушных шаров, но уже началось создание высокогорных обсерваторий, на которых предполагалось проводить измерения свойств свободной атмосферы. Одна из первых таких обсерваторий была в 1781 г. оборудована в Германии на горе Хохенпрейсенберг. Однако большинство высокогорных обсерваторий было организовано значительно позже. Так, основание обсерватории на Цуг-Шпитце относится к 1900 г., бюро погоды на горе Брокен работает с 1895 г., метеостанция на Фихтельберге появилась лишь во время первой мировой войны, а на Инзельсберге — еще позднее[17].

Метеорологические наблюдения в горах имели много преимуществ перед наблюдениями на равнине. Они обогатили метеорологию сведениями о свойствах высоких слоев атмосферы. Это в первую очередь относится к данным об облаках, отложении различных гидрометеоров (инея, изморози), а также о некоторых электрических явлениях, например о тихих разрядах с острия и др. Однако измерения в горах не характеризуют состояния атмосферы над равнинной местностью. Гора создает собственную горную атмосферу, свойства которой отличны от свойств атмосферы над равниной, так как воздух вынужден при своем движении либо обтекать горный массив, либо переваливать через него. При этом возникают метеорологические явления, характерные именно для физического состояния атмосферы над горной местностью, а не над равниной.

Во второй половине прошлого века во всех крупных европейских государствах было создано много метеорологических станций. После Первого международного метеорологического конгресса, состоявшегося в 1873 г. в Вене, началось создание международной сети служб погоды, которая должна была охватить весь земной шар. Если в 1790 г. существовало лишь 38 метеостанций, то через 100 лет их число удвоилось. Новые станции организовывались прежде всего в прибалтийских странах и в Англии. Лишь к 1920 г. возникли первые метеорологические станции в Испании, на Балканах, в Турции и в Северной Африке. Создание станций было особенно необходимо для обеспечения безопасности самолетовождения, зависящей от точной и обширной информации о состоянии погоды. В настоящее время в Европе достигнуто довольно равномерное пространственное распределение метеорологических станций. Наиболее густую их сеть имеет Швейцария, где на каждых 10 000 км² территории находится 16 метеостанций. В Дании на ту же единицу площади приходится 11 станций, в Бельгии — 6, в обоих германских государствах — по 5, в СССР — 2, в США и в Финляндии — лишь по 1 станции.

Организация же аэрологических станций для выпуска воздушных змеев и шаров-зондов началась примерно 60 лет тому назад. В частности, в Германии в 1903 г. была организована станция подъема воздушних змеев Грос-Борстель, принадлежавшая Морской метеорологической службе в Гамбурге, и аэрологическая обсерватория в Линденберге под Берлином. Во Франции такая же обсерватория открылась в Трапе. Все эти станции со временем получили мировую известность. В геофизических обсерваториях началась настоящая погоня за открытиями в высоких слоях атмосферы. К этому времени были разработаны приборы, необходимые для проведения измерений в высоких слоях.

1780–1790

20 XII 1880

20 I 1925

10 IX 1951

Развитие сети метеорологических станций.

Исследователи высоких слоев могли использовать два многообещающих метода наступления на свободную атмосферу: метод привязных аэростатов (или шаров-зондов) и метод свободных летательных средств. В основу первого метода был положен метод воздушного змея Вильсона, а в основу второго — метод шара-зонда Шарля. К змеям или шарам привязывались самопишущие метеорологические приборы. Змеи поднимались в воздух на стальном тросе диаметром 0,5–0,8 мм. Если ветер был не слишком сильный и не препятствовал запускам, то уже через несколько часов после подъема органы службы погоды могли иметь в своем распоряжении результаты измерений.

В Фридрихсхафене, на Боденском озере, выпуск привязных приборов осуществлялся даже с борта корабля. Корабль должен был быстро двигаться в том же направлении, в каком дул ветер, чтобы скомпенсировать возмущающее действие последнего. Подъемы привязных приборов ограничивались определенной высотой. Средняя из максимальных высот таких подъемов составляла около 5 км. Использование нескольких воздушных змеев на одном тросе, т. е. целой «упряжки» змеев, позволяло достичь высоты 7 км. Существовали даже змеи с гондолой в форме корзины, предназначенной для подъема не только самопишущих метеорологических приборов, но и человека. Однако иногда случались и неприятности: при сильном ветре трос обрывался и его волокло по земле. Это было опасно для населения и могло повредить различные наземные коммуникации, сеть которых становилась все более густой.

Отрицательные стороны метода подъема привязных приборов способствовали развитию метода свободных полетов. Температуру и влажность воздуха, а также другие метеорологические элементы начинают измерять в свободной атмосфере с помощью шаров-зондов, которые свободно поднимались в воздух, а затем где-либо опускались на земную поверхность.

Тейсеран де Бор, основатель обсерватории в Трапе под Парижем, создал в 1892 г. жесткие, т. е. нерастя-гивающиеся кожаные воздушные шары объемом около 4 м³. Они наполнялись газом и поднимались на большие высоты. Так как атмосферное давление уменьшается с высотой, то по мере подъема таких шаров уменьшалась и их подъемная сила. В результате этого шар, достигнув высшей точки своего подъема, начинал медленно опускаться на землю.

На основании своих исследований Тейсеран де Бор сделал важное открытие. Его шары, объем которых составлял 50 м³, достигали высоты 14 км. При подъеме шара температура воздуха сначала в соответствии с известными данными убывала до низких значений, например до —80°, но затем она уже не изменялась или даже начинала несколько повышаться с высотой.

Примерно в то же время Р. Ассман, основатель «Германского союза содействия прогрессу авиации», запустил в свободную атмосферу шесть растягивающихся резиновых шаров с самописцами. Записи подтвердили, что примерно с 12 км температура воздуха растет с высотой.

Хотя точность приборов была еще весьма сомнительной, согласование результатов наблюдений в свободной атмосфере не могло быть простой случайностью. Здесь явно имелось некоторое вполне закономерное явление общепланетарного масштаба. Тейсеран де Бор и Р. Ассман сделали открытие, имевшее важнейшее значение для аэрологии, т. е. для науки о свободной атмосфере. Они открыли новый «этаж» атмосферы, начинающийся приблизительно с 10 км, и дали ему название «стратосфера». Переходный слой, отделяющий стратосферу от тропосферы, был назван тропопаузой.

После открытия стратосферы началось систематическое ее изучение. В начале XX в. было произведено несколько подъемов шаров-зондов над Средиземным морем, Атлантическим и Северным Ледовитым океанами. После того как резиновые шары-зонды лопались, прикрепленные к ним самопишущие метеорологические приборы на парашютах спускались на земную поверхность. В большинстве случаев их находили и возвращали туда, откуда они были запущены. При подъемах над морем трудно было проследить за падением приборов и поднять их на борт корабля. Для запуска над морем был предложен способ тандем, заключающийся в том, что приборы прикреплялись одновременно к двум шарам. Когда один из шаров лопался, второй уже не мог поднимать приборы выше или удерживать их в равновесии и они падали вниз вместе с шаром. Падение шара прослеживалось лучше, чем падение парашюта. Кроме того, в случае падения приборов в воду шар не тонул вместе с ними, а в виде буйка удерживался над водой, что облегчало поиски приборов.

Способ тандем для исследования атмосферы.

Еще до открытия радио были сконструированы метеорологические приборы, которые при подъеме привязного воздушного змея или шара-зонда на тросе передавали по этому тросу, как по проводу, на наземную станцию электрические сигналы, характеризовавшие изменения температуры и влажности воздуха с высотой. Это позволяло (с 1917 г.) обрабатывать результаты измерений еще до того, как змей с самописцем возвращался на землю. С 1918 г. начались исследования в области беспроволочной передачи результатов метеорологических измерений из свободной атмосферы на землю.

Однако лишь после изобретения коротковолнового радиопередатчика стал возможным прием радиосигналов из стратосферы. Благодаря этому в 1930 г. удалось впервые запустить в стратосферу радиозонды. К комплексу радиозондировочной аппаратуры относятся: наземная радиоприемная станция, шар и радиозонд. Последний состоит из трех основных частей: а) измерительного прибора с датчиками атмосферного давления, температуры и влажности воздуха; б) устройства, преобразующего показания датчиков в электрические сигналы; в) передатчика с батареями и антенной. Датчиком атмосферного давления является анероидная коробка. Датчиком температуры воздуха служит изогнутая биметаллическая пластинка, а датчиком влажности — обезжиренный человеческий волос.

Существует до 10 типов радиозондов, отличающихся друг от друга устройством датчиков и способом преобразования их показаний в электрические сигналы.

Исследование атмосферы с помощью радиозонда.

Простым, но весьма надежным в работе является радиозонд Молчанова. Он имеет обычные датчики: анероидную коробку, биметаллическую пластинку и волос. Стрелки скользят вдоль валика, имеющего бороздки. В этих бороздах находятся контакты. Когда измеряемая величина изменяется, стрелка последовательно касается соответствующих контактов. При каждом касании того или иного контакта цепь замыкается и излучается определенный сигнал. Эти сигналы образуют ту или иную букву азбуки Морзе. Каждая буква соответствует одному определенному значению измеряемой величины.

Наряду с механическим зондом существуют также электрические и полуэлектрические радиозонды. Одна из новых конструкций электрического радиозонда разработана в Линденбергской аэрологической обсерватории Гидрометслужбы ГДР. Давление, температура и влажность воздуха определяются по изменению сопротивления полупроводников, включенных в колебательные контуры радиопередатчика. С изменением температуры воздуха меняется сопротивление соответствующего полупроводника и, следовательно, частота излучения передатчика. По трем каналам радиосигналы, отвечающие значениям различных метеорологических элементов, непрерывно передаются на наземную приемную станцию.

Передатчики радиозондов имеют радиус действия 200 км и мощность 0,05 вт. Питание подается от сухой батареи карманного фонарика. Антенна передатчика состоит из диполя; длина последнего зависит от длины излучаемой волны и может составлять от нескольких сантиметров до нескольких метров.

Шар, на котором поднимается радиозонд, изготовляется из резины и имеет вес около 700 г. Когда он наполнен водородом, диаметр его у поверхности земли равен 1,8 м. При весе самого радиозонда 500 г шар испытывает подъемную силу, заставляющую его подниматься со скоростью 5 м/сек. Лопается шар на высоте в среднем 20 км. Для исследования более высоких слоев атмосферы применяют уже не резиновые шары, а оболочки из пластиков. Вертикальная скорость таких оболочек непостоянна. Они хорошо противостоят разрушающему химическому действию озона, количество которого в атмосфере сильно возрастает начиная с высоты 20 км. Поэтому оболочки из пластиков могут подниматься до 40–50 км. Во время подъема радиозонда передаваемые им радиосигналы переводятся в значения метеорологических элементов и сообщаются оперативным органам службы погоды. Пока радиозонд не скроется из поля зрения, за ним следят в теодолит и определяют его высоту и азимут в разные моменты времени. Это позволяет установить направление и скорость ветра на разных высотах.

Водяной барометр Герике. На переднем плане (слева) — верхний конец барометрической трубки. На заднем плане (справа) — общий вид.

Грозовое облако с наковальней (Cumulonimbus incus), расположенное между наблюдателем и солнцем. Лучи солнца так сильно ослабляются, что нижняя часть облака становится черной, тогда как пелена, окутывающая его вершину, остается ослепительно белой.

Плоские кучевые облака (Cumulus humilis) в гребне повышенного давления. Такие облака лежат сплошным слоем под нижней границей инверсии.

Перистые хребтовидные облака — одна из форм ледяных облаков.

Метеорологическая станция на горе Фихтельберг во время сильного отложения зернистой изморози.

Действие песка, непрерывно переносимого западным ветром в районе оз. Хидден.

Цветы яблони во время искусственного дождевания в период заморозка.

Барашкообразные облака (Altocumulus translucidus) — одна из форм переохлажденных водяных облаков.

Сеть аэрологических станций существует в СССР с 1934 г., в Германии с 1938 г. В северном полушарии в настоящее время работает более 250 таких станций. На каждой из них ежедневно производятся два выпуска радиозондов[18]. Результаты радиозондирования используются в практической работе службы погоды и являются исходным материалом для изучения физических процессов в стратосфере. С этой же целью в стратосферу поднимаются специальные озонозонды, измеряющие содержание озона в воздухе, а также актинометрические радиозонды, предназначенные для изучения зависимости баланса лучистой энергии от характера воздушной массы и от типа погоды.

Важные сведения о тропосфере могут быть получены с помощью самолетов и аэростатов. Однако наступление на стратосферу с помощью самолетов встречается с трудностями. Одна из них заключается в уменьшении подъемной силы самолета с увеличением высоты. Другой трудностью является увеличение физической перегрузки экипажа самолета. Поэтому еще больше следует оценить подвиги исследователей, совершавших на свободных воздушных шарах подъем на такие высоты, которые долгое время оставались недоступными для самолетов. Соревнование в исследовании стратосферы было начато Пикаром. В 1932 г. он поднялся на стратостате на высоту 16 940 м. Но и этот рекорд уже давно побит[19]. В 1957 г. американец Киттингер в штате Миннесота (США) поднялся на 29 600 м. Само собой разумеется, что на такие высоты исследователи стратосферы поднимались только в специальных жестких герметических гондолах. Иначе на высоте 22 км кровь в организме человека уже начинала бы кипеть!

С помощью аэростатов удалось получить ценнейшие сведения о вертикальном распределении температуры и влажности воздуха в средней тропосфере над полярными областями земного шара. Преимущества измерений на аэростате по сравнению с самолетным зондированием заключаются в том, что на аэростате можно летать с какой угодно малой скоростью и производить весьма тщательные измерения температуры и влажности воздуха в любом месте. К сожалению, воздухоплавание на дирижаблях в Европе прекратилось после того, как дирижабль «Гинденбург» в мае 1937 г. сгорел во время приземления в Лейкхерсте (США).

В течение долгого времени о средней и верхней стратосфере было меньше сведений, чем о третьем «этаже» атмосферы, т. е. об ионосфере, которую можно было исследовать лишь косвенно, с помощью радиоволн. Однако слой атмосферы, лежащий между 30 и 80 км, оставался неисследованным. Изучить его стало возможно лишь несколько лет тому назад, когда в качестве носителя метеорологических приборов начали применять ракеты.

Научные основы ракетной техники заложил русский ученый Циолковский. Первую ракету с жидкостным двигателем запустил в 1926 г. Годдард (США). В 1942 г. в Пеенемюнде ракетным агрегатом А-4 была достигнута рекордная высота подъема — 85 км. Однако вскоре агрегат А-4 начал использоваться фашистской армией в качестве носителя взрывчатых веществ. Во время войны он применялся под названием ракеты «Фау-2».

С 1950 г. в метеорологии используются ракеты-радиозонды, работающие по принципу шара-зонда. В высшей точке подъема ракеты прибор выбрасывается из ее головной части и на парашюте опускается на землю. Такие ракеты — радиозонды — применяются главным образом для исследования атмосферных вихрей.

В настоящее время метеорологические ракеты для исследования стратосферы регулярно, запускаются и на Крайнем Севере Советского Союза, и в Арктике. В США имеется сеть пунктов ракетного зондирования атмосферы. Метеорологические ракеты достигают высоты 60 км[20].

Наряду с ракетами, ежедневно запускаемыми для получения сведений, необходимых для текущей работы службы погоды, существуют и специальные ракеты, предназначенные для изучения стратосферы. На таких ракетах все метеорологические элементы измеряются электрическими методами. Используются почти безынерционные датчики температуры, позволяющие, несмотря на большую скорость полета ракеты, обнаружить детали температурного поля стратосферы.

Чтобы ракета могла преодолеть наиболее плотные нижние слои атмосферы, большая часть ее объема должна быть заполнена горючим. Поэтому при запуске ракеты с земной поверхности вес ее полезного груза, т. е. приборов, может составлять лишь несколько процентов общего веса всей ракеты. Для преодоления этого затруднения с недавнего времени начали использовать так называемую систему «Роккун». Она состоит из большого воздушного шара и ракеты. Шар поднимает ракету на высоту до 25 км, т. е. проводит ее через наиболее плотные слои атмосферы. На этой высоте запускается ракета, работающая на твердом топливе. Здесь она встречает совсем незначительное сопротивление воздуха. При общем весе ракеты 80 кг полезный груз теперь может составлять 15 кг. В течение нескольких минут ракета достигает вершины своей траектории, т. е. высоты 80 км. Измеренные величины с помощью телеметрической системы передаются на Землю. По окончании измерений специальное устройство катапультирует капсулу с приборами и она на парашюте опускается на земную поверхность.

Существуют метеорологические ракеты, которые проходят через всю стратосферу, производят измерения в нижних слоях ионосферы и берут пробы воздуха для детального анализа уже в лабораторных условиях. Однако такие ракеты, а особенно их стартовые устройства, пока еще очень дороги и потому используются сравнительно редко.

Каковы же результаты ракетных измерений?

Окончательно подтвердилось, что уменьшение температуры воздуха с высотой, составляющее в среднем 0,65° на 100 м, прекращается над тропическими широтами с 16 км, а над полярными районами с 8 км. Выше, над тропопаузой, начинается стратосфера, в которой температура воздуха сначала почти постоянна, а затем начинает возрастать. При очень низких температурах (—70°) в воздухе содержится настолько ничтожное количество водяного пара, что облака уже не могут образоваться. Как говорилось выше, о возрастании температуры воздуха с высотой в стратосфере можно судить по наличию нескольких зон слышимости при сильных взрывах. Это косвенное заключение было полностью подтверждено многочисленными подъемами в стратосферу.

Стали известны и причины, вызывающие рост температуры воздуха в слое от 20 до 70 км. Этот рост обусловлен действием находящегося в стратосфере озона, масса которого составляет лишь 1/3 000 000 массы всей атмосферы. Под воздействием ультрафиолетового излучения Солнца молекулы кислорода расщепляются на два атома. Атомы присоединяются к еще не успевшим расщепиться кислородным молекулам, и появляются трехатомные молекулы озона. Озон — химически очень активный газ. Процессы образования и разрушения озона находятся в равновесии. Поглощение ультрафиолетовой радиации озоном приводит к его нагреванию и к повышению температуры в средней и верхней стратосфере. Максимальная концентрация озона наблюдается на высоте 25 км, тогда как зона наибольшего нагрева воздуха лежит на высоте 60 км. Такой разрыв в высотах объясняется тем, что почти вся ультрафиолетовая часть солнечной радиации поглощается вблизи верхней границы озонного слоя, где плотность озона еще сравнительно мала. Причина заключается в том, что интенсивность поглощения ультрафиолетовой радиации в слое озона соответствует интенсивности поглощения видимого света железной пластинкой, имеющей толщину 1 мм.

Интенсивность видимого излучения Солнца не испытывает существенного изменения во время вспышек на Солнце, тогда как ультрафиолетовая радиация при этом заметно возрастает. Вследствие этого содержание озона тоже увеличивается, а температура воздуха в стратосфере повышается. Измерения в период МГГ подтвердили, что стратосфера во время вспышек на Солнце сильно нагревается. Это нагревание может усилить образование областей повышенного давления в тропосфере.

Коротковолновые участки спектра солнечной радиации озон поглощает полностью, т. е. совершенно не пропускает излучение этих длин волн к земной поверхности. Это свойство озона делает возможным существование органической жизни на Земле, ибо наиболее коротковолновая часть солнечного излучения губительна для клеток живой материи. Таким образом, атмосфера является естественным щитом, ограждающим живые организмы от этого смертоносного излучения. Покидая поверхность Земли или высаживаясь из космических кораблей на поверхность других небесных тел, человек должен учесть, что на них озонный щит отсутствует, и заранее позаботиться о защите как от ультрафиолетовой радиации и космических лучей, так и от ударов метеоритов. Такую защиту нужно предусмотреть также при проектировании космических кораблей с человеком на борту.

Вблизи земной поверхности озон входит в состав воздуха, однако количество его здесь незначительно. К земной поверхности озон доставляется главным образом в результате перемешивания воздуха тропосферы с воздухом стратосферы. Измерения концентрации озона в тропосфере и в нижней стратосфере дали представление о механизме циркуляции в воздушном океане. Нагрев земной поверхности и стратосферы зависит от угла падения солнечных лучей. Вследствие очень большого контраста температуры воздуха в стратосфере между полярными районами и более низкими широтами здесь возникают ураганные ветры скоростью до 400 км/час.

Атмосфера защищает живые организмы на земной поверхности от смертоносного излучения и частиц, приходящих из космического пространства. Излучение: 1 — первичное, 2 — вторичное, 3 — ультрафиолетовые и рентгеновские лучи, 4 — метеоры

В зависимости от положения Солнца участки на земной поверхности, нагреваемые солнечными лучами, смещаются; вслед за смещением этих участков изменяют направление и скорость и сильные ветры. Система этих ветров получила название стратосферной пассатной циркуляции.

Когда в северном полушарии лето, солнце над Северным полюсом не заходит. Длительное облучение солнечной радиацией может очень сильно нагреть озонный слой, при этом возникнет перепад температуры в горизонтальном направлении. Этот перепад называют в метеорологии горизонтальным градиентом температуры. Под его влиянием над районами Арктики в стратосфере образуется обширная область повышенного атмосферного давления, в которой воздух вращается по часовой стрелке со скоростью 200–300 км/час. Наиболее отчетливо эта область повышенного давления выявляется на высоте 50 км.

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.