книги из ГПНТБ / Савкин Л.С. Метеорология и стрельба артиллерии

_

c ? № 3

Савкин Л. С., Лебедев Б. Д.

C13 Метеорология и стрельба артиллерии. М., Воениздат, 1974.

144с.

Вкниге в популярной форме изложены вопросы метеорологиче­ ского обеспечения стрельбы артиллерии. Рассматриваются основные

мощью этих Таблиц) влияния метеоэлементов на полет снаряда. Да­ ется описание технических средств измерений и способов работы с ними.

Книга рассчитана на солдат, сержантов, курсантов военных учи­ лищ, а также на читателей, интересующихся вопросами метеорологи­ ческого обеспечения стрельбы артиллерии.

© Воениздат, 1974

Г л а в а 1

МЕТЕОРОЛОГИЧЕСКИЕ УСЛОВИЯ СТРЕЛЬБЫ

1. ВОЗДУШНЫЙ ОКЕАН

Наша Земля окружена воздушной оболочкой — атмо­ сферой. По-гречески «атмос» — пар, дыхание, воздух; «сфера» — шар, оболочка. Следовательно, атмосфера — это газовая оболочка Земли. Она простирается на вы­ соту нескольких тысяч километров от поверхности нашей планеты и постепенно переходит в межпланетное про­ странство.

Непрерывное движение, сложные физические процес­ сы присущи атмосфере. Помимо вращения атмосферы вместе с Землей вокруг Солнца и вместе с Землей отно­ сительно земной оси в ней происходит вечное движение воздушных масс относительно земной поверхности.

Процессы, происходящие в атмосфере, влияют на вид и окраску неба. Благодаря атмосфере небо кажется нам голубым. Это является следствием рассеяния солнечных лучей частицами воздуха, из которых состоит атмосфе­ ра. Больше всего рассеиваются голубые и синие лучи, которые придают цвету неба голубой оттенок (этим же явлением объясняется синева морской воды). Наличие в атмосфере различного рода примесей, а также облаков приводит к изменению окраски неба.

Значение атмосферы поистине огромно. Атмосфера сохраняет тепло, которое Земля получает от Солнца. Это происходит потому, что воздух, окружающий Зем­ лю, играет ту же роль, что и стекло в парнике: пропу­ ская солнечные лучи к поверхности Земли, он не позво­ ляет отдать полученное Землей тепло в мировое простран­

4

ство. Поэтому на Земле не бывает особенно резких переходов от холода к жаре и обратно, что характерно для планет, не имеющих газовой оболочки. При отсут­ ствии атмосферы температура на поверхности Земли достигала бы днем более +100° С. Ночью же, наоборот, вследствие быстрой теплоотдачи с поверхности Земли температура понижалась бы до —100° С. В реальных же условиях средние колебания температуры на Земле даже в течение года не достигают 100° С. Несмотря на то что в окружающем нас мировом пространстве царит вечный холод, Земля благодаря атмосфере сохраняет среднюю температуру около +16° С.

Атмосфера преграждает путь губительным ультра­ фиолетовым лучам; они достигают поверхности Земли уже ослабленными и в количестве, не представляющем опасности для жизни.

Воздух является средой, в которой распространяется звук. Мы слышим друг друга только потому, что есть воздух. Не будь воздуха — на Земле воцарилась бы мерт­ вая тишина. Наконец, воздух необходим для дыхания людей, животных, насекомых и растений. В течение су­ ток, например, через легкие человека проходит более 12 м3воздуха.

Воздух представляет собой механическую смесь га­ зов с примесью частиц пыли, капелек, кристаллов, про­ дуктов горения. Составными частями воздуха являются азот, кислород, аргон, углекислый газ, гелий, водород, ксенон, криптон, озон. Помимо них в воздухе всегда со­

5

Основная масса воздуха сосредоточена в нижних слоях атмосферы — в этом проявляется действие силы тяжести Земли. Воздух, как и всякое материальное тело, имеет массу, а потому притягивается к Земле. Сколько же весит воздух? Общая масса атмосферы недавно была уточнена с помощью электронной вычислительной маши­ ны. Оказалось, что она равняется 5 квадрильонам * 157 триллионам тонн (это лишь одна миллионная часть от массы земного шара).

Как распределяются масса и плотность воздуха по высоте, показано на рис. 1 и в табл. 2.

Физические свойства атмосферы существенно меняют­ ся как в горизонтальном, так и в вертикальном направ­ лении. Особенно характерные изменения происходят в вертикальном направлении: существенно колеблются значения температуры, давления, плотности, скорости перемещения воздушных масс. Однако можно обнару­ жить и некоторые закономерности физических процес­ сов в вертикальном направлении. На основе изучения вертикального строения атмосферы были выделены опре­ деленные ее участки (слои, сферы), которым присущи некоторые общие свойства. Границы этих слоев расплыв­ чаты, между основными можно выделить промежуточные слои, но такое разбиение полезно с точки зрения иссле­ дования атмосферы. Расположение слоев атмосферы по­ казано на рис. 2. Там же даны и их названия.

Нижний слой атмосферы называется тропосферой ( тропос — оборот, обращение). Если а т м о с ф е р а — воздушный океан, то т р о п о с ф е р а — прибрежная по­ лоса этого океана с ее пенящимися волнами и прибоями.

* Квадрильон — единица с пятнадцатью нулями; триллион — единица с двенадцатью нулями.

6

В тропосфере сосредоточены значительная часть воз­ духа и почти весь водяной пар. Характерная особенность этого слоя — понижение температуры с высотой: если у поверхности Земли температура равна, например, + 15° С, то на границе тропосферы----- 50° С и ниже.

высот а, нм

22

9 5 % массы воздуха

U

75%массы воздуха

5.5 71

'•50%массы воздуха

1г- •' • '

Рис. 1. Распределение массы воздуха по высоте

Толщина тропосферы колеблется в средних геогра­ фических широтах от 10 до 12 км и достигает 17—18 км над экватором (этот слой по сравнению с размерами земного шара так же тонок, как кожица яблока по срав­ нению с его размером). Такое различие объясняется тем, что перемешивание воздуха происходит сильнее и до­ стигает больших высот там, где больше прогревается земная поверхность. По этой же причине зимой верхняя граница тропосферы ниже, чем летом. Вследствие пере­ мешивания воздуха, опускания и подъема больших объ­ емов его образуются облака и выпадают осадки. В тро­ посфере возникают все видимые явления погоды.

7

■Давление

Рис. 2. Строение атмосферы

8

Внутри самой тропосферы можно выделить т р и слоя, имеющих свои характерные особенности. В ниж­ нем (1—2 км от поверхности) слое, или слое трения, наиболее сильно проявляется механическое и тепловое воздействие земной поверхности. В частности, состояние воздуха, находящегося на высоте всего лишь несколь­ ких метров от поверхности (приземный слой), в основ­ ном определяется характером и состоянием подстилаю­ щей поверхности. Поэтому в целях исключения случай­ ных и трудно поддающихся учету воздействий этой под­ стилающей поверхности на метеорологические приборы наземные измерения производят не у самой земли, а на некотором расстоянии от нее.

Средний слой тропосферы (от верхней границы слоя трения до 6—7 км) в меньшей мере подвержен влиянию неоднородностей земной поверхности, а в верхнем слое это влияние проявляется совсем слабо.

Переходный слой от тропосферы к стратосфере носит название тропопаузы. Его толщина — от нескольких со­ тен метров до двух километров. Для тропопаузы харак­ терно нарушение плавного уменьшения температуры с высотой.

Начиная с верхней границы тропопаузы возникает явление и ' з от е рмии — неизменности температуры с вы­ сотой, а затем температура даже возрастает. Слой, для которого характерно это явление, называется стратосфе­ рой. При открытии стратосферы считали, что здесь воз­ дух не перемещается вертикально и царит по сравнению с тропосферой спокойное состояние. В таком случае газы, входящие в состав воздуха, должны располагаться соот­ ветственно их весу и плотности, образуя слои. Отсюда и произошло название стратосферы ( с т р а т у м — слой). В действительности же в стратосфере имеется вертикаль­ ное перемешивание воздуха, но оно гораздо слабее, чем в тропосфере; воздух здесь сильно разрежен, облака от­ сутствуют.

Переходный слой от стратосферы к мезосфере назы­ вается стратопаузой.

Для мезосферы (м е з о с —средний) характерны зна­ чительный рост температуры по вертикали в нижней ча­ сти и падение ее в верхней. Плотность воздуха здесь очень мала: на верхней границе она в 100 000 раз мень­ ше, чем у поверхности земли.

9