Эркин атмосферада содир бўладиган физик жараёнлар ва уларни ўрганиш усуллари билан

Суст билвосита усуллари атмосферада кечадиган турли жараён ва ҳодисалар хусусиятларини кузатилишига асосланган. Бу ҳодисаларга метеорлар, қутб ёғдуси, тунги осмон шуъласи, кумушранг булутлар, ғира–шира пайтдаги осмоннинг ёрқинлашуви ва бошқалар киради.
Билвосита усуллар ёрдамида ўтган асрнинг 20 – чи йилларидаёқ атмосферанинг юқори қатламларининг тузилиши ҳақидаги биринчи маълумотлар олинди. Кейинчалик бу маълумотлар бевосита усуллар орқали кузатувлар натижасида тасдиқланди.

3. Атмосфера таркиби

Атмосфера ҳолатини ўрганиш борасидаги барча мавжуд усуллар, унинг кимёвий таркиби ва тузилишини амалда ер сиртидан то юқори чегарасигача бўлган баландликларида аниқлаш учун имкон яратди.
100 км баландликгача бўлган қатламда атмосфера кимёвий таркиби бўйича биржинсли ва ундаги ҳавонинг молекуляр массаси доимий. Ер сиртига яқин қатламда қуруқ атмосфера ҳавоси 78,08 % азот, 20,95 % кислород, 0,93 % аргон, 0,03 % карбонат ангидрит гази ва 0,01 % водород, неон, гелий метан, криптон каби газлар ва бундан ҳам кам миқдорда ксенон, аммиак, водород пероксиди, ёод, радон ва бошқа газлардан таркиб топади.
Ер шари ҳамма томондан атмосфера билан ўралган. Сув океанининг энг чуқур жойи 11 км. Сийраклашган ҳаво эса ердан 2000 км баландликда ҳам учрайди.
Ҳаво жуда енгил бўлишига қарамай, температураси 0°С ва босими 1013 гПа бўлган 1 л қуруқ ҳаво массаси 45° кенгликда 1,29 г га тенг. Бутун атмосфера массаси 5,157^.10¹⁵ т ни ташкил этади.
Атмосферада доимо жуда кам миқдорда бўлсада сув буғи ва уч атомли кислород (озон) мавжуддир. Бошқа газлардан фарқли ўлароқ, сув буғи ва озон (О₃) газининг миқдори атмосферада кундан кунга, мавсумдан мавсумга қаттиқ ўзгаради ва турли географик районларда ҳар хил бўлади. Бу газлар атмосферанинг бошқа асосий газларига нисбатан жуда кам миқдорда бўлишига қарамай, атмосферада содир бўладиган жараёнлардаги роли бениҳоя сезиларли. Сув буғи ва озон гази, шунингдек карбонат ангидрит гази билан биргаликда атмосферанинг иссиқлик режимига, айниқса унинг юқори баландликларида кучли таъсир этади. Бундан ташқари атмосферада сув буғининг мавжудлиги булут ва ёғинлар ҳосил бўлишига шароит яратади.
Атмосферада доимо маълум бир миқдорда қаттиқ ва суюқ майда заррачалар (атмосфера аэрозоллари) таркиб топади. Унинг концентрацияси қаерда жойлашганлиги ва вақтга қараб етарлича кучли ўзгариб туради. Ҳосил бўлишига қараб табиий ва антропоген аэрозолларга ажралади. Табиий аэрозолларга шамол туфайли ер сиртидан кўтариладиган сув томчилари, муз кристалчалари, шунингдек чанг, ўрмон ва торфларнинг ёнғинидан ҳосил бўлган қурум ва куллар, тупроқ, космик ва вулкан чанглари ва бошқа заррачалар тегишли. Улар одатда заҳарли эмас.

4. Атмосфера тузилиши

Атмосфера ҳолатини ўрганиш борасидаги барча мавжуд усуллар, унинг кимёвий таркиби ва тузилишини амалда ер сиртидан то юқори чегарасигача бўлган баландликларида аниқлаш учун имкон яратди.
100 км баландликгача бўлган қатламда атмосфера кимёвий таркиби бўйича биржинсли ва ундаги ҳавонинг молекуляр массаси доимий. Ер сиртига яқин қатламда қуруқ атмосфера ҳавоси 78,08 % азот, 20,95 % кислород, 0,93 % аргон, 0,03 % карбонат ангидрит гази ва 0,01 % водород, неон, гелий метан, криптон каби газлар ва бундан ҳам кам миқдорда ксенон, аммиак, водород пероксиди, ёод, радон ва бошқа газлардан таркиб топади.
Ер шари ҳамма томондан атмосфера билан ўралган. Сув океанининг энг чуқур жойи 11 км. Сийраклашган ҳаво эса ердан 2000 км баландликда ҳам учрайди.
Ҳаво жуда енгил бўлишига қарамай, температураси 0°С ва босими 1013 гПа бўлган 1 л қуруқ ҳаво массаси 45° кенгликда 1,29 г га тенг. Бутун атмосфера массаси 5,157^.10¹⁵ т ни ташкил этади.
Атмосферада доимо жуда кам миқдорда бўлсада сув буғи ва уч атомли кислород (озон) мавжуддир. Бошқа газлардан фарқли ўлароқ, сув буғи ва озон (О₃) газининг миқдори атмосферада кундан кунга, мавсумдан мавсумга қаттиқ ўзгаради ва турли географик районларда ҳар хил бўлади. Бу газлар атмосферанинг бошқа асосий газларига нисбатан жуда кам миқдорда бўлишига қарамай, атмосферада содир бўладиган жараёнлардаги роли бениҳоя сезиларли. Сув буғи ва озон гази, шунингдек карбонат ангидрит гази билан биргаликда атмосферанинг иссиқлик режимига, айниқса унинг юқори баландликларида кучли таъсир этади. Бундан ташқари атмосферада сув буғининг мавжудлиги булут ва ёғинлар ҳосил бўлишига шароит яратади.
Атмосферада доимо маълум бир миқдорда қаттиқ ва суюқ майда заррачалар (атмосфера аэрозоллари) таркиб топади. Унинг концентрацияси қаерда жойлашганлиги ва вақтга қараб етарлича кучли ўзгариб туради. Ҳосил бўлишига қараб табиий ва антропоген аэрозолларга ажралади. Табиий аэрозолларга шамол туфайли ер сиртидан кўтариладиган сув томчилари, муз кристалчалари, шунингдек чанг, ўрмон ва торфларнинг ёнғинидан ҳосил бўлган қурум ва куллар, тупроқ, космик ва вулкан чанглари ва бошқа заррачалар тегишли. Улар одатда заҳарли эмас.

5. Стандарт атмосфера

Атмосфера инсоният ҳаёти кечадиган ва фаолият кўрсатадиган муҳит саналади. Шу сабабли, табиийки бу фаолиятга ўзининг катта таъсирини кўрсатади. Демак, режалаштириш (янги манзилгоҳ, ишлаб-чиқариш объектларини қуриш, янги ҳудудларни ўзлаштириш ва б.) ва лойиҳалаштириш (иморатлар, транспорт воситалари, учиш аппаратлари ва ш.ў.) ишларида инобатга олиниши зарур. Атмосферани макон ва замонда катта ўзгариб туришига қарамай, унинг ҳолати ҳақида тўпланган кўп йиллик маълумотлар атмосферанинг ўртача параметрларини ҳисоблашга имкон яратди. Бу маълумотлар асосида халқаро стандарт атмосфера ишлаб чиқилди. Ҳаво температураи, босими ва зичликларининг вертикал бўйича ўртача тақсимоти 45º32´33´´ кенглик учун, жадвал ва графиклардан иборат тўпламларда ифодаланган. Бу маълумотлар Ер шарининг катта қисмида ўртача шароит учун тақрибан тўғри ҳисобланади.
Стандарт атмосфера бир неча қатламлардан иборат бўлиб, ҳар бир қатламда температура ўзгариши баландлик бўйича чизиқли функция сифатида ифодаланган. Баландлиги 11 км дан кам бўлган қатламда (тропосфера) температура ҳар 1 км баландликда ўртача 6,5ºС пасайиб боради. Катта баландликларда эса температуранинг вертикал градиент қиймати (γ ºС/км) ва ишораси қатламдан қатламга ўзгариб боради.
Стандарт атмосфера бўйича баъзи параметрлар тақсимотини келтирамиз:

Геопотенциал баландлик, км	-2	0	11	20	32	47	51	71	80
t ºС	28,0	15,0	-56,5	-56,5	-44,5	-2,5	-2,5	-58,5	-76,5
γ ºС/км		-6,5	-6,5	0,0	1,0	-2,8	0,0	-2,8	-2,0

6. Эркин атмосферада шамол тезлиги ва йўналишини ўлчаш усуллари

Об-ҳавони прогноз қилишда шамол муҳим параметрлардан бири ҳисобланади. Шу сабабли кўплаб аэрологик станцияларда атмосферадаги ҳарорат ва намлик бир суткада икки марта ўлчанса, шамол тезлиги ва йўналиши - тўрт марта ўлчанади.
Метеорологияда шамол йўналиши сифатида, унинг қайси томондан эсаётганлиги қабул қилинган. Шамол йўналиши градусларда ўлчаниб, шимол йўналишига нисбатан соат миллари ҳаракат қиладиган томон олинади. Яъни, шимол томондан эсаётган шамол йўналиши - 0º, шарқдан - 90º, жанубдан - 180º, ғарбдан - 270º ва ш.ў. Шамол тезлиги ҳавони ер сиртига нисбатан ҳаракатини хусусиятлайди ва асосан мсек ёки кмс ларда, айрим мамлакатларда узелларда ўлчанади.
Эркин атмосферада шамол тезлиги ва йўналишини ўлчаш учун иккита усулдан фойдаланиш мумкин. Биринчи усул заминида ер юзасидан туриб, ҳаво оқимларида эркин сузаётган ва шу оқим тезлигида ҳаракат қилаётган объектларни кузатиш ётади. Иккинчи усулнинг моҳияти шундан иборатки, ҳаво оқимининг қўзғалмас жисмга кўрсатаётган босими ўлчанади.
Биринчи усулдан фойдаланишда, ҳаво оқимлари тезлигида ҳаракат қилаётган кузатиш объектлари табиий ёки сунъий бўлиши мумкин. Турли баландликларда жойлашган алоҳида булутлар, метеорлар ёнганидан сўнг, атмосферада қоладиган унинг излари табиий объектлар саналади. Шуни таъкидлаш жоизки, тез ҳаво оқимларининг маълум бир баландликда мавжудлиги ва унинг параметрлари ҳақидаги биринчи маълумотлар айнан ушбу усул билан олинган. Кумуш ранг булутлар ҳаракатини кузатиб, катта баландликларда шамол ҳақидаги маълумотларга эга бўлиш учун, ҳозирги замонда ҳам муҳим манба саналади.
Эркин атмосферада фақат табиий объектлардан фойдаланиб шамол ҳақидаги маълумотларга эга бўлиш, тасодифий хусусиятга эга, чунки улар атмосферада кам ҳолларда учрайди ва ҳамма баландликларда ҳам кузатилавермайди. Бу эса албатта етарли эмас, чунки атмосферанинг бутун қатлами бўйича маълумот даркор.

7. Шаропилот шарларни тўлдиришда фойдаланиладиган газлар

Шаропилот шарларни тўлдиришда гелий ва водород каби енгил газлардан фойдаланилади.
Гелий аэрология мақсади учун фойдаланишда энг қулай газ ҳисобланиб, у ҳеч қайси бир модда билан қўшилмайди, у ёнмайди, резинани емирмайди ва заҳарли эмас. Гелийнинг зичлиги 0,1785 кгм³, нисбий юк кўтарувчанлиги эса - 1,1143 кгм³. Лекин, табиий гелий жуда кам учрайди. У фақат АҚШ да туганмас миқдорда жуда катта майдондаги ер остида кузатилади. Шу сабабли АҚШ да аэрология мақсади учун фақат гелий газидан фойдаланилади. Бошқа мамлакатларда гелий гази жуда кам миқдорда учрагани учун асосан водород газидан фойдаланилади.