Зондирование атмосферы

Зонди́рование атмосферы

Определение вертикального или горизонтального распределения температуры, влажности, давления, ветра и других физических параметров атмосферы. Наибольшее значение имеет вертикальное З. а. Методов вертикальной З. а. существует много: зондирование с помощью Радиозондов, оптическое — лучом лазера, акустическое (звуком), радиолокационное, ракетное и др. При акустическом З. а. определяется распределение температуры и ветра по измерениям времени и направления прихода звуковых волн от взрывов небольших гранат, сбрасываемых с ракеты.

Наиболее распространён метод вертикального З. а. с помощью радиозондов — миниатюрных метеостанций, поднимаемых до высоты 30—40 км резиновыми или полиэтиленовыми шарами, наполненными водородом или гелием. Температура измеряется Термисторами (реже биметаллическими деформационными Термометрами), давление — мембранными Манометрами, влажность — плёночными или электрохимическими Гигрометрами. Радиозонд непрерывно передаёт по радио результаты измерений, регистрируемые в пункте выпуска. Скорость и направление ветра в слое, через который поднимается радиозонд, определяются с помощью радиолокаторов, ведущих непрерывное определение пространственных координат прибора. Выпуски радиозондов производятся ежедневно несколько раз в сутки в строго определенное время. Результаты З. а., проводимого более чем в 800 пунктах радиозондирования в разных географических районах, являются основными исходными материалами для составления прогноза погоды. Для научно-исследовательских целей наряду с массовыми радиозондами периодически поднимаются специальные радиозонды, измеряющие состав атмосферы, радиационные потоки и т.д.

На больших высотах (до 100 км и выше) З. а. проводится метеорологическими ракетами (См. Метеорологическая ракета), в головной части которых помещаются приборы, опускающиеся на парашюте после достижения максимальной высоты. Измеряются плотность, температура, ветер, а при научно-исследовательских пусках — также и состав воздуха, интенсивность и спектр солнечной радиации и т.д. Часть измерений производится при подъёме ракеты, а часть — при спуске приборов на парашюте. Результаты измерений передаются по радио и обрабатываются на электронных вычислительных машинах. Температура определяется электротермометрами или по данным о плотности воздуха; на высотах, больших 80— 90 км, она может вычисляться по скорости диффузии искусственных облаков, выпускаемых с ракеты. Для измерения ветра пользуются радиолокационным прослеживанием либо дрейфа головной части ракеты при её опускании на парашюте, либо облаков из искусственных отражателей.

Поскольку станции радиозондового и ракетного З. а. дают лишь 20% метеорологической информации, необходимой для прогноза погоды, оставляя почти неосвещенными обширные океанические, приполярные и горные районы, важнейшую роль играет З. а. с помощью искусственных метеорологических спутников (См. Метеорологический спутник) Земли, дающих возможность сбора метеорологической информации над всеми районами земного шара. Ветер в свободной атмосфере определяют, анализируя данные о виде облаков и их дрейфе, получаемые с помощью фотографий, сделанных со спутников в дневном или инфракрасном свете. Вертикальный профиль температуры можно рассчитать по результатам измерений спектрального распределения уходящего теплового излучения системы Земля — атмосфера, поскольку его интенсивность зависит от температуры вполне определенным образом. Измерения ведутся на узких участках спектра, соответствующих полосам поглощения газов, чьи вертикальные распределения в атмосфере стабильны и хорошо изучены. Для этого пользуются полосами поглощения 002 (4,3 и 15 мкм) и 02(5 мм). Вертикальные профили водяного пара, озона и др. переменных частей газового состава атмосферы при известном распределении температуры могут: быть рассчитаны по данным измерений уходящего излучения в полосах поглощения этих газов.

Разрабатываются методы З. а. с помощью лазеров, а также радиоволн различной длины. Горизонтальное З. а. проводится эпизодически в научно-исследовательских целях или для разведки погоды. Приборы поднимаются на автоматических аэростатах, дрейфующих длительное время на заданных высотах и автоматически передающих по радио результаты измерений. Горизонтальное З. а. производится также на самолётах, оборудованных бортовой самопишущей аппаратурой; во время полёта иногда производится также аэрофотосъёмка облаков.

Лит.: Калиновский А. Б., Пинус Н. З., Аэрология, ч. 1, Л., 1961; Кондратьев К. Я., Тимофеев Ю. М., Термическое зондирование атмосферы со спутника, Л., 1970; Кмито А. А., Методы исследования атмосферы с использованием ракет и спутников, Л., 1966.

С. М. Шметер.